¿Cómo de fuerte es la interacción fuerte que evita que nos desintegremos?

La interacción fuerte es la responsable de la estabilidad de la materia, evitando que todo se desintegre. Es la más intensa de las cuatro interacciones fundamentales, siendo aproximadamente 100 veces más fuerte que la fuerza electromagnética, 10⁶ veces mayor que la fuerza débil y 10³⁸ veces más intensa que la gravedad. Aunque se conoce bastante bien, aún no se comprende con total exactitud. Experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han permitido medir su intensidad con gran precisión a energías cada vez más altas, superando los 7 teraelectronvoltios.

Esta interacción actúa sobre quarks y gluones, partículas elementales del núcleo atómico, y su intensidad varía con la distancia: aumenta al separarse las partículas y disminuye en distancias cortas, un fenómeno llamado "libertad asintótica", que le valió el Nobel de Física en 2004. Sin embargo, nunca llega a cero, lo que hace imposible que deje de operar por completo.

El "confinamiento" es otro aspecto clave: si dos quarks se separan demasiado, la energía aumenta hasta crear nuevos quarks que se unen a los originales, impidiendo su observación aislada. Por ello, solo se detectan agrupados en hadrones.

Estudiar estas interacciones a distancias mínimas requiere energías extremas, como las del LHC, donde se han obtenido datos cada vez más precisos. Estos experimentos miden la probabilidad de ciertos procesos en función de variables como la energía o el momento de las partículas. Sin embargo, debido al confinamiento, lo que se observa no son partículas aisladas, sino chorros de hadrones (jets), cuyo análisis permite estudiar la interacción fuerte.

La cromodinámica cuántica (QCD) describe esta interacción mediante la constante de acoplamiento αₛ, que define su intensidad. Su cálculo matemático se realiza mediante órdenes perturbativos, aproximaciones sucesivas que mejoran la precisión teórica. En 2023, el experimento ATLAS del LHC publicó una de las medidas más exactas de αₛ, determinándola en escalas de distancia miles de veces menores que el radio de un protón (0,84 femtómetros). Esto fue posible gracias a predicciones teóricas de tercer orden, que requirieron décadas de trabajo y millones de horas de cálculo computacional.

A finales de 2024, un equipo internacional amplió estos estudios, determinando αₛ a energías un 70% mayores que las previas, combinando datos de distintos experimentos. Estas mediciones permitieron explorar distancias aún más pequeñas, comparando los resultados con la mejor aproximación teórica disponible.

Entender la interacción fuerte es crucial en la física de partículas. Hasta ahora, la teoría coincide con los datos experimentales, pero al explorar energías más altas, podrían surgir discrepancias que revelen nuevas partículas pesadas, acopladas a quarks y gluones. Solo experimentos más precisos y energéticos podrán confirmar esto. Mientras tanto, la interacción fuerte seguirá manteniendo estable la materia y el universo.