¿Por qué las masas interactúan solo con las masas y los cargos solo con las cargas?

Hemos nombrado las cosas según los patrones que vemos en la naturaleza. Hemos observado una interacción con propiedades distintivas que ocurre dentro de cierta clase de objetos, y otra interacción con sus propias características distintivas que ocurre dentro de una clase diferente (superpuesta) de objetos. Entonces, decidimos que cada clase de objetos tiene una cierta propiedad que la sujeta a la fuerza correspondiente. Para una clase, llamamos a esta propiedad “carga” y llamamos a la fuerza la “fuerza eléctrica”. Para la otra clase, llamamos a la propiedad “masa gravitacional” y la fuerza “gravedad”.

Si algún físico Adán había encontrado algunas propiedades llamadas “marge” y “chass”, y se observó que a veces las marges interactuaban con otras marges (pero no siempre), a veces los chasses interactuaban con otras chasses (pero no siempre), y finalmente que a veces Marge interactuaba con otros chasses (pero no siempre), la mayor lección sería que Adam hizo un mal trabajo al nombrar y clasificar las cosas.

Por lo tanto, su pregunta es realmente acerca de por qué hay dos tipos de interacciones separadas que suceden en dos clases de objetos separados (pero que se superponen). El modelo estándar prevaleciente de la física fundamental es que todo en la naturaleza está hecho de un gran número (y variable) de partículas, cada una de las cuales pertenece a uno de un número finito de campos fundamentales. Hay interacciones que permiten que una partícula del campo A se convierta en una del campo B o una del campo C para descomponerse en dos del campo D, etc.

Da la casualidad de que hay un par de campos que son muy buenos “intermedios” (lo más notable de ellos es que sus partículas no tienen masa). Una partícula del campo A puede no unirse directamente a la del campo C, pero pueden interactuar a través de una partícula intermedia del campo B. Además, en una forma relacionada con el principio de incertidumbre de Heisenberg, la partícula intermedia B puede ser “virtual”. El efecto neto es que A y B parecen tener algo de “acción espeluznante a distancia”. También sucede que hay varios campos que son buenos intermedios. Dos son el campo electromagnético y el campo gluon *. Se cree que otro es el campo del gravitón (aún no se ha incorporado con éxito en el Modelo estándar, pero existe una buena esperanza de que pueda serlo).

Entonces, ¿por qué hay más de un campo sin masa que funciona como un buen intermediario para crear una fuerza de largo alcance? Ese es un profundo misterio que aún no puede ser respondido (o tal vez alguna), solo podemos afirmar que parece ser cierto.

* Los bosones W / Z (/ H) son masivos, por lo que no crean “fuerza” en la forma normal de pensar en ello. Dos partículas pueden unirse entre sí por el electromagnetismo / gravedad / fuerza fuerte, pero no la fuerza débil.

Así es como lo pienso. Las fuerzas son interacciones entre dos (o más) objetos. En las ecuaciones que gobiernan cada fuerza hay una constante que describe cuánto afecta a cada objeto esa fuerza. Para la gravedad, llamamos a esa constante la masa del objeto, y para el electromagnetismo la llamamos carga eléctrica del objeto.

La gravedad es entonces, por definición, la interacción de masas, mientras que el electromagnetismo es la interacción de cargas.