Interacción nuclear fuerte | es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física
La interacción fuerte o fuerza nuclear fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física.
Las otras fuerzas fundamentales son el electromagnetismo, la interacción débil y la gravitación. Se llaman fundamentales porque no hay una forma más sencilla para que los físicos entiendan lo que hacen las fuerzas o cómo lo hacen.
La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unida la mayor parte de la materia ordinaria. Lo hace de dos maneras: mantiene unidas las partículas subatómicas, como los neutrones y los protones, y luego mantiene unido el núcleo atómico.
Es la fuerza fundamental más fuerte -muchas veces más fuerte que la gravedad (1038 veces más fuerte: eso es 1 seguido de 38 ceros). Pero sólo funciona en distancias muy cortas, de unos pocos femtómetros (fm). Un femtómetro son 10−15 (0,00000 00000 00001) metros.
Los científicos suelen pensar en las dos formas en que funciona la interacción fuerte como fuerzas separadas: la fuerza cromática y la fuerza nuclear. A distancias de 0,8 fm y menos, la fuerza cromática mantiene unidas las partículas subatómicas como los protones y los neutrones. A distancias de 1 a 3 fm, la fuerza fuerte residual (sobrante) es la que mantiene unidos a los protones y neutrones en el núcleo atómico, por lo que se denomina fuerza nuclear. (Esto es como pensar en la electricidad y el magnetismo como fuerzas separadas, cuando la fuerza fundamental es el electromagnetismo).
A menudo se piensa que la interacción fuerte es la acción de los gluones, que "pegan" a los quarks. Los gluones pueden intercambiarse (moverse) entre quarks, antiquarks y otros gluones. Se dice que todas esas partículas llevan una carga de color, algo que tienen algunas partículas elementales que es como la carga eléctrica. Las partículas con carga de color intercambian gluones, como las partículas con carga eléctrica intercambian fotones.
La teoría de la cromodinámica cuántica (QCD) dice que la fuerza fuerte actúa entre quarks y gluones. La cromodinámica cuántica es la teoría que explica los diferentes colores. La fuerza fuerte es la fuerza básica controlada por los gluones: afecta a los quarks, a los antiquarks y a los propios gluones.
La fuerza fuerte sólo afecta directamente a los quarks (como la fuerza cromática). Entre los hadrones (como los protones y los neutrones), formados por quarks, el efecto de la fuerza fuerte se conoce como fuerza nuclear (que no es fundamental).
La fuerza fuerte es la razón por la que no podemos detectar quarks libres (es decir, quarks que están solos). La teoría es que se necesitaría tanta energía (para separar un quark) que en su lugar se crearían nuevos hadrones. Esto se llama confinamiento de color y se ha visto que ocurre en los aceleradores de partículas.
Fuerza de color fuerte
La fuerza fuerte cromática es la interacción fuerte entre los tres quarks de los que está hecho un protón o un neutrón. Se llama fuerza fuerte cromática porque, al igual que la fuerza electromagnética, la fuerza fuerte tiene cargas. La fuerza electromagnética sólo tiene un tipo de carga, que puede ser positiva o negativa (las cargas magnéticas son sólo cargas eléctricas de movimiento lento), pero la fuerza fuerte tiene tres tipos. Estos tres tipos de cargas reciben el nombre de colores: rojo, azul y verde. También tienen anticolores: anti-rojo, anti-azul y anti-verde. Al igual que las cargas positivas y negativas de la fuerza electromagnética, los colores diferentes se atraen y los mismos colores se repelen. Algunas partículas que tienen carga de color son los quarks y los antiquarks. El tipo de quark no está relacionado en absoluto con la carga de color de ese quark. Los quarks son una de las partículas más pequeñas que se conocen actualmente. No ocupan espacio porque son puntos, y son las únicas partículas que aún no hemos podido separar de otras partículas. Esto se debe a que la naturaleza de la fuerza fuerte entre las partículas es que se hace más fuerte cuanto más alejadas están las partículas. El portador de la fuerza fuerte se llama gluón. Los gluones también tienen carga de color. Tanto los quarks como los gluones tienen propiedades que los hacen únicos respecto a otras partículas, como se describe en el Modelo Estándar.
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Los tres colores de los quarks (rojo, verde y azul). Se combinan para ser blancos, o incoloros
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Los tres quarks anticolores (antirojo, antiverde, antiazul). También se combinan para ser incoloros.
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La fuerza fuerte se traslada entre un protón y un neutrón a través de los gluones
Fuerza nuclear
La fuerza nuclear, o fuerza fuerte residual (la fuerza que queda después de mantener unidos los quarks para formar hadrones) es la fuerza fuerte (sobrante) que actúa entre los hadrones (partículas hechas de quarks, como los protones y los neutrones). Es lo que mantiene unido el núcleo de un átomo.
Preguntas y respuestas
P: ¿Cuáles son las cuatro fuerzas fundamentales de la física?
R: Las cuatro fuerzas fundamentales en física son el electromagnetismo, la interacción débil, la gravitación y la fuerza nuclear fuerte.
P: ¿En qué se diferencia la fuerza nuclear fuerte de las otras fuerzas fundamentales?
R: La fuerza nuclear fuerte es mucho más fuerte que la gravedad (1038 veces más fuerte) pero sólo funciona en distancias muy cortas de unos pocos femtómetros (fm). Mantiene unidas las partículas subatómicas como los neutrones y los protones, además de mantener unido el núcleo atómico.
P: ¿Qué es la cromodinámica cuántica?
R: La cromodinámica cuántica (QCD) es una teoría que explica los diferentes colores. Dice que la fuerza fuerte actúa entre los quarks y los gluones.
P: ¿Cómo funciona el confinamiento del color?
R: El confinamiento del color se produce cuando se necesitaría tanta energía para separar un quark que en su lugar se crearían nuevos hadrones. Este fenómeno se puede observar en los aceleradores de partículas.
P: ¿Qué partículas llevan una carga de color?
R: Los quarks, los antiquarks y los gluones llevan una carga de color que es similar a la carga eléctrica.
P: ¿Cómo interactúan entre sí las partículas con carga de color?
R: Las partículas con carga de color intercambian gluones entre sí, al igual que las partículas con carga eléctrica intercambian fotones entre sí.
P: ¿Qué ocurre cuando dos hadrones formados por quarks interactúan entre sí?
R: Cuando dos hadrones formados por quarks interactúan entre sí, este efecto de la fuerza fuerte se conoce como fuerza nuclear (que no es fundamental).
