¿Cómo comparan los físicos las fortalezas relativas de las cuatro interacciones fundamentales?

La forma más simple son los tiempos de decaimiento típicos, es decir, cuánto tiempo tarda un estado límite típico en decaer si la descomposición ocurre por una interacción de esa fuerza. Cuanto más fuerte es la fuerza, más rápida es la descomposición. Esto puede parecer bastante impreciso, pero las interacciones están muy separadas en sus puntos fuertes. Los tiempos de decaimiento de fuerza fuerte generalmente toman el orden de 1e-24 segundos, y creo que las interacciones de fuerza débil son mucho más lentas, como 1e-8 segundos. Olvidé lo que es para las interacciones electrodinámicas, pero presumiblemente es la escala típica para las transiciones atómicas. Las interacciones gravitacionales son las más débiles, y sus estados ligados, es decir, los sistemas solares, tardan eones en descomponerse.

Esta última afirmación probablemente te parezca curiosa, dado que las interacciones gravitacionales, aunque relativamente débiles en las interacciones diarias, superan a las de las otras fuerzas en el centro de las estrellas, lo suficiente como para encender la combustión nuclear, una interacción de fuerza fuerte. Esto muestra la debilidad de este método de comparación, porque la gravedad es lo suficientemente diferente como para no ser directamente comparable a las otras fuerzas. Donde las otras fuerzas son teorías de calibre, mediadas por una partícula de spin 1, la gravedad no es una teoría de calibre real, y está mediada por una partícula de spin 2. Esto es importante porque cuando una fuerza entre las partículas está mediada por partículas del spin 1, como las cargas se repelen entre sí, y las cargas opuestas se atraen. Luego, las cargas tienden a agruparse en combinaciones neutrales con interacciones extremadamente débiles y de corto alcance. Las partículas cargadas eléctricamente forman átomos neutros, los quarks forman hadrones y mesones (la fuerza débil es una extraña excepción aquí, porque el Bosón de Higgs le da a su partícula de calibre una gran masa, lo que lo debilita tanto que tiene un efecto muy débil incluso en combinaciones neutrales). Entonces, en una escala macroscópica, las fuerzas ni siquiera son notables. Pero si tuvieras el valor de masa de un planeta de solo electrones, la energía sería mucho más poderosa que la gravedad que fácilmente destruiría al planeta, o incluso a una estrella, abrumando las fuerzas gravitacionales que lo mantienen unido.

La gravedad, por el contrario, está mediada por una partícula de spin 2, y las cargas similares se atraen entre sí, en lugar de repeler. Esto significa que los grupos masivos pueden unirse, y en lugar de cancelar la carga gravitacional de cada uno, refuerzan la carga gravitacional de cada uno, lo que lleva a fuerzas gravitacionales gigantescas a grandes escalas, y la gravedad se vuelve completamente dominante, a pesar de que se considera la más débil de fuerzas en escalas de longitud ordinaria.

Lo que parece deducirse de lo que he dicho anteriormente es que el colapso gravitacional a un agujero negro no ocurriría si el asunto en cuestión fuera un fluido cargado mecánico clásico o cuántico. No estoy 100% seguro de que esto sea cierto, tal vez un comentarista pueda llenar este vacío. Una cosa que no he mencionado es que la fuerza de la interacción gravitacional de dos masas aumenta más rápido a medida que las masas se acercan más de lo que lo haría una teoría de calibres (clásica), y eso estropea esta imagen a escalas de longitud extremadamente pequeñas.

Pero el punto que estoy tratando de hacer es que las fuerzas mediadas por la teoría de los indicadores se comportan de manera tan diferente a la gravedad que es difícil hacer una comparación general porque se comportan de manera diferente en diferentes regímenes, mientras que es mucho más sensato comparar las teorías de los indicadores con unos y otros.