La fuerza nuclear fuerte

Una de las cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza es la fuerza nuclear fuerte

La fuerza nuclear fuerte es una de las cuatro fuerzas que el modelo estándar actual de la Física establece para explicar las interacciones entre las partículas conocidas.

Dentro del núcleo atómico, los protones tienen carga eléctrica positiva. Se sabe que cargas eléctricas de mismo signo, se repelen mutuamente. Si sólo existiera la fuerza electromagnética, los protones se dispersarían y el núcleo no podría existir.

La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unidos a los protones en el núcleo, a pesar de la fuerza de repulsión eléctrica.  La fuerza nuclear es un centenar de veces más intensa que la fuerza electromagnética y gracias a ella los nucleones (protones y neutrones) permanecen unidos.

Los neutrones no poseen carga eléctrica, pero están sometidos a la fuerza nuclear fuerte.

Fuerza fuerte
Protones y neutrones unidos por la fuerza nuclear fuerte

Contrariamente a las fuerzas de gravedad y electromagnética que tienen un alcance infinito, la fuerza nuclear fuerte es de muy corto alcance: su radio de acción es menor que una billonésima de milímetro,  10-13mm, ligeramente menor que el tamaño del núcleo. Como su alcance es menor que el radio del núcleo, no interactúa con otros núcleos cercanos. Si no fuera así, todos los núcleos del universo se habrían colapsado para formar un gran conglomerado de masa nuclear.

Si un núcleo atómico es bombardeado con un haz de neutrones, gana neutrones adicionales y se hace más grande. Llega un momento en que la fuerza nuclear fuerte no tiene el alcance suficiente para mantener al núcleo unido. Como resultado, el núcleo se parte en dos, generando una gran cantidad de energía.

En 1963, cuando se supo que protones y neutrones (los llamados nucleones) están formados por quarks, se pensó que la fuerza fuerte actúa realmente entre los quarks.
 
En la teoría cuántica de campos, a cada tipo de interacción le corresponde una familia de partículas portadoras de la interacción.

Las partículas que transportan la fuerza fuerte nuclear que interactúa entre los quarks se denominan gluones.

Fuerza fuerte

La fuerza nuclear fuerte se deduce del requisito de que las ecuaciones que describen a los quarks deben ser las mismas, independientemente de cómo se elija la definición de  los colores de los quarks.
 
Las portadoras de la fuerza nuclear fuerte son ocho partículas denominadas gluones (de "glue", pegamento). La fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil  pertenecen a las "fuerzas electrodébiles" y se fundan en una simetría diferente.
Las portadoras de las fuerzas electrodébiles son cuatro partículas: el fotón, el bosón Z, el bosón W+ y el bosón W-.

Por lo tanto, actualmente se dice que la fuerza que mantiene unidos a protones y neutrones en el núcleo del átomo, es la fuerza que actúa entre los quarks (quarks up y quarks down) por intermedio de los gluones. Esta interacción sería, en último caso, la que hace que protones y neutrones permanezcan unidos formando el núcleo de un átomo.

La teoría denominada "cromodinámica cuántica" considera que la fuerza fuerte se ve modificada por la carga de color de la partícula. En el modelo estándar de la física de partículas,  a los quarks y a los antiquarks se les asigna una característica adicional denominada "carga de color".

Los gluones son eléctricamente neutros, pero también tienen "carga de color" y por ello también están sometidos a la fuerza fuerte. Esta teoría explica las interacciones fuertes entre partículas nucleares en función de la "fuerza de color" entre quarks y antiquarks. Los quarks y los gluones son las únicas partículas fundamentales que contienen carga de color que no se anula, y que por lo tanto participan en las interacciones fuertes.

ENLACES INTERESANTES

El portal de la Junta de Andalucía

Lo que dice Wikipedia acerca de la interacciones fundamentales

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