El concepto de fuerza forma parte de lo cotidiano: es lo que modifica el movimiento de un sistema. Pero
en el mundo de las partículas elementales, la fuerza tiene un significado más amplio. El comportamiento de un electrón alrededor del núcleo es determinado por una interacción distinta a la de la Luna alrededor de la Tierra.
Todo comenzó con Isaac Newton, quien se dio cuenta que la caída de un manzana al suelo sigue los mismos principios físicos que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Pero, además de la fuerza gravitatoria, existen tres fuerzas más: la
electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte. Cada una de estas cuatro interacciones actúa en un “mundo” diferente, con intensidades, rangos y comportamientos distintos. Si nuestras ideas son correctas, dos partículas interactúan porque intercambian otra partícula, responsable de transmitir una fuerza dada. La fuerza de gravedad, aunque es la más débil de las cuatro, conforma la estructura del universo, es de largo alcance y siempre atractiva. Su interacción es transmitida mediante unas partículas aún no descubiertas llamadas
gravitones. La electromagnética es de largo alcance y puede ser atractiva o repulsiva. Los responsables de esta fuerza son los fotones, los componentes de la luz. La fuerza nuclear débil tiene poca intensidad y es de muy corto alcance. Es la responsable de un tipo de desintegración radiactiva llamada desintegración beta. Los transmisores son tres partículas, los bosones W+, W- y Z0. Por último está la fuerza fuerte, responsable de mantener unidos los protones y los neutrones del núcleo atómico. Las partículas mediadoras de esta interacción se llaman gluones (del inglés “glue”, pegamento).
¿Por qué cuatro fuerzas y no tres o una sola? No se sabe con exactitud. Sin embargo, se cree que pueden englobarse en un única “superfuerza”. Los físicos aspiran a una teoría que describa de manera unificada la materia y las interacciones fundamentales de la naturaleza: las llamadas Teorías del Todo. Ya se ha conseguido agrupar la fuerza electromagnética y la fuerza débil en una sola. En la actualidad los investigadores tratan de englobar la fuerza electromagnética y la fuerte. Sin embargo, la gravitatoria ha escapado hasta ahora a todo intento de unificación.