De las cuatro fuerzas naturales, conocidas como fuerzas fuertes, débiles, de gravedad y electromagnéticas, la fuerza fuerte apropiadamente llamada domina sobre las otras tres y tiene la función de mantener unido el núcleo atómico. Sin embargo, su rango es muy pequeño: aproximadamente el diámetro de un núcleo de tamaño mediano. Sorprendentemente, si la fuerza poderosa trabajara en largas distancias, todo en el mundo familiar (lagos, montañas y seres vivos) se aplastaría en un bulto del tamaño de un solo edificio grande.
núcleo atómico y la fuerza fuerte
Cada átomo en el universo consiste en un núcleo rodeado por una nube de uno o más electrones. el núcleo a su vez contiene uno o más protones; Todos los átomos, salvo el hidrógeno, también tienen neutrones. la fuerza fuerte hace que los protones y los neutrones se atraigan entre sí para que permanezcan juntos en el núcleo; sin embargo, no atraen los protones y neutrones de los átomos vecinos porque la fuerza fuerte tiene poco efecto fuera del núcleo.
Las fuerzas fuertes y electromagnéticas.
Los protones son partículas con una carga eléctrica positiva. porque las cargas iguales se repelen, los protones experimentan una fuerza repulsiva cuando se acercan entre sí, y la fuerza aumenta rápidamente a medida que se acercan. la fuerza electromagnética que produce la repulsión actúa sobre grandes distancias, por lo que, a menos que alguna otra fuerza actúe sobre los protones, no se tocan entre sí. Los neutrones, por otro lado, no tienen carga; Los neutrones libres se mueven sin obstáculos. Sin embargo, cuando los protones y los neutrones llegan a aproximadamente una billonésima parte de un milímetro, la fuerza fuerte se hace cargo y las partículas se unen.
ping pong de partículas
La teoría moderna que gobierna las cuatro fuerzas fundamentales propone que son el producto de intercambios de pequeñas partículas, tanto como en un juego de ping-pong. En este juego, el principio de incertidumbre de Heisenberg establece las reglas: las partículas pesadas pueden moverse entre distancias cortas, mientras que las partículas ligeras alcanzan distancias largas. En el caso del electromagnetismo, las partículas son fotones, que no tienen masa; La fuerza electromagnética se extiende a una distancia infinita. Sin embargo, las partículas muy pesadas llamadas piones median la fuerza fuerte, por lo que su rango es extremadamente corto.
fusión nuclear
la gravedad mantiene unidos al sol y otras estrellas; La enorme masa de hidrógeno y gas helio produce presiones gigantescas en el núcleo, forzando a los protones y los neutrones a unirse. cuando se acercan, la fuerza fuerte entra en juego y se mantienen juntas, liberando energía en el proceso y transformando el hidrógeno en helio. los científicos llaman a esto una reacción de fusión, y produce 10 millones de veces más energía que las reacciones químicas, como quemar carbón o gasolina.
estrellas de neutrones
una estrella de neutrones es el remanente de una explosión que ocurre al final de la vida de la estrella. es un objeto ultra denso, que consiste en la masa de una estrella comprimida en un área del tamaño de Manhattan. en la estrella de neutrones, la fuerza fuerte domina porque la explosión ha obligado a todos los protones y neutrones a unirse. la estrella no tiene átomos; Se ha convertido en una gran bola de partículas. Debido a que los átomos son en su mayoría espacio vacío, y la estrella de neutrones tiene todo el espacio exprimido, su densidad es enorme. una cucharadita de materia estrella de neutrones pesaría 10 millones de toneladas. debido a que la tierra está hecha de átomos, si la fuerza fuerte actuara repentinamente a largas distancias, todos los protones y neutrones se agruparían, resultando en una esfera de unos doscientos metros de diámetro y teniendo toda la masa original de la tierra.