As forças fundamentais da natureza

No dia a dia, estamos rodeados por forças. A força de atrito, por exemplo, nos permite caminhar. Já a força normal impede que afundemos no chão.

Precisamos do atrito para caminhar

Essas forças são utilizadas pelos físicos para descrever desde situações cotidianas até o movimento de planetas. Na escala subatômica, as forças também se fazem presentes. É o caso da força nuclear forte e da força nuclear fraca. Essas forças não são perceptíveis na escala macroscópica, pois são de curto alcance.

Mas afinal o que são forças? 

No cotidiano, utilizamos uma noção intuitiva, tratando a força como a capacidade de empurrar, puxar, segurar, etc. Para a Física, forças são agentes físicos capazes de alterar o estado de movimento dos corpos. Os físicos consideram que existem 4 forças fundamentais na natureza. Entretanto, se quisermos ser mais rigorosos, existem apenas 3 forças fundamentais. Isso será explicado mais adiante.

As forças fundamentais 

As forças nuclear forte, eletromagnética, nuclear fraca e gravitacional constituem as chamadas quatro forças fundamentais. A força nuclear forte é a mais intensa, enquanto a gravitacional é a menos intensa. No núcleo atômico, existem prótons e nêutrons. Sabe-se que os prótons têm carga positiva. Logo, existe uma força repulsiva entre eles no núcleo. Como os núcleos e os átomos são estáveis? Os físicos concluíram que existia uma força mais intensa que a força eletromagnética e a chamaram de nuclear forte. A força fraca, por sua vez, é comum em alguns tipos de decaimentos como, por exemplo, o decaimento beta.

Mas e as outras forças, tais como de atrito e normal? As forças fundamentais dão origem as demais. Por exemplo, as forças atrito e normal têm origem eletromagnética. Dessa forma, no nosso cotidiano, a maioria esmagadora das forças possuem origem eletromagnética, excluindo a força gravitacional. No passado, houve a unificação dos fenômenos elétricos e magnéticos, o que deu origem à Teoria Eletromagnética. O que se espera é que seja possível unificar as quatro forças fundamentais e obter uma Teoria de Tudo.

Na década de 70 e 80, foi possível obter avanços nesse aspecto quando experimentos comprovaram que era possível unificar a força nuclear fraca com a eletromagnética dando origem a força eletrofraca. Assim, na verdade, há três forças fundamentais. Uma questão em aberto para a Física contemporânea: será possível unificar as 3 forças e obter a Teoria de Tudo?

 Fontes consultadas

Dois livros foram consultados para a escrita desse post: Eletrodinâmica do autor David J. Griffiths e o volume 1 da coleção Física: uma abordagem estratégia do autor Randall Knight.