¿Sabe la ciencia de dónde surge el fuerte portador de la fuerza nuclear cuando los protones están cerca uno del otro?

Answer 1

La fuerza fuerte es en realidad muy difícil de describir. Se manifiesta de diferentes maneras: la fuerza que une a los protones y los neutrones en el núcleo y la fuerza que une a los quarks para formar esos protones y neutrones son manifestaciones de la fuerza fuerte, pero tienen características muy diferentes. Con la redacción de su pregunta, asumo que se refiere a la fuerza entre los nucleones dentro del núcleo, en lugar de la fuerza entre los quarks en un nucleón.

Como resultado, la energía potencial entre dos partículas separadas por una distancia [math] r [/ math] a menudo se puede aproximar utilizando la siguiente forma general:

[math] V (r) = V_0 \ frac {e ^ {- r / r_0}} {r} [/ math]

donde [math] r_0 = \ frac {\ hbar} {mc} [/ math], y [math] m [/ math] se interpreta como la masa de la partícula que media la fuerza. Para [math] r << r_0 [/ math], el potencial se comporta como un potencial de 1 / r, que es familiar desde el electromagnetismo clásico y la gravedad. Sin embargo, si [math] r \ approx r_0 [/ math], la exponencial comienza a dominar, y el potencial (y la fuerza correspondiente) cae rápidamente a cero. Por esa razón, [math] r_0 [/ math] a menudo se conoce como el rango de la fuerza.

En los casos limitantes de la gravedad y el electromagnetismo, las fuerzas están mediadas por el fotón y el gravitón (todavía no observado, pero predicho por las teorías de la gravedad cuántica), ambos sin masa. En este caso, [math] r_0 \ rightarrow \ infty [/ math], y la exponencial solo se vuelve igual a 1, por lo que tenemos un potencial de [math] 1 / r [/ math].

La versión de la fuerza fuerte que une los nucleones dentro del núcleo es, en una primera aproximación razonable, mediada por piones – mesones (compuestos de 1 quark y 1 antiquark) que tienen una masa de [math] \ approx 135 MeV / c ^ 2 [/ math]. Esto corresponde a un rango efectivo de 1,4 femtómetros, aproximadamente el tamaño efectivo de un nucleón. En tales rangos cortos, la fuerza fuerte domina sobre la repulsión electrostática; en rangos más largos, sin embargo, la repulsión electrostática gana. Esto es parcialmente por qué los grandes núcleos son inestables. La repulsión electrostática, que intenta romper el núcleo, se puede sentir de un lado del núcleo al otro, mientras que la fuerza fuerte (el “pegamento”) solo funciona entre los nucleones vecinos.

Como dije antes, el carácter de los quarks de unión de fuerza fuerte es completamente diferente, y no lo veré aquí (sobre todo porque no lo entiendo cuantitativamente tan bien, no estoy lo suficientemente familiarizado con la cromodinámica cuántica). tener algún negocio tratando de explicarlo de manera simple, aunque, por lo que sé, una descripción simple simplemente no es posible en primer lugar).

Answer 2

Dentro de un nucleón, los 3 quarks se mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones, en un proceso bastante complejo.

Los nucleones también atraen a todos sus nucleones vecinos por la fuerza nuclear fuerte, pero esto está mediado por los mesones, que forman parte de los procesos internos entre los quarks, en esos nucleones.

Esta fuerza entre los nucleones es de muy corto alcance, pero para núcleos de tamaño pequeño y mediano, es lo suficientemente grande como para contrarrestar la repulsión electrostática de largo alcance entre los protones.

Hasta e incluyendo el oxígeno, los núcleos más estables tienen números iguales de protones y neutrones, pero en el cloro, el Cl 34 es radioactivo y se descompone por la emisión beta +. Esto transforma un protón en un neutrón y un positrón, por lo que es más estable con más neutrones. Esto también está indicado por el hecho de que sus únicos isótopos estables son Cl 35 y Cl 37. Estos núcleos tienen 17 protones y 18 y 20 neutrones, respectivamente. Todos los núcleos más pesados ​​y estables tienen más del doble de neutrones y la proporción aumenta con el número atómico. Estos neutrones extienden los protones y diluyen la repulsión electrostática entre ellos.

Hasta el hierro, la energía de enlace promedio por nucleón aumenta, lo que significa que los núcleos más pesados ​​son más estables que los más ligeros. Esto significa que la fusión puede ocurrir espontáneamente, si se puede superar la repulsión eléctrica de los núcleos, lo que requiere temperaturas muy altas.

Más allá del hierro, se favorece la fisión nuclear, porque los núcleos más ligeros se vuelven más estables que los núcleos más pesados, lo que hace que los átomos pesados ​​sean inestables a la fisión. Estos elementos solo se pueden sintetizar durante los eventos de supernovas.

Answer 3

La fuerza fuerte en realidad cae al mínimo cuando los hadrones (protones y neutrones) están muy juntos (aunque es aún más fuerte que la fuerza electromagnética a esa distancia). Sin embargo, a medida que los hadrones se separan, la fuerza fuerte se vuelve muy rápidamente más fuerte con la distancia. , como disturbios en los campos de quarks y gluones (trillizos de quarks, que “sienten” la fuerza fuerte, forman los hadrones, y los gluones son los “bosones gauge” (partículas de intercambio) que llevan la fuerza fuerte).

Esto no significa que la fuerza fuerte continúe construyendo y construyendo y construyendo hasta que alcance el infinito a cierta distancia. Con suficiente energía, el enlace puede romperse (como en la fisión nuclear), y los hadrones se separan.

Para dar un ejemplo cotidiano, la fuerza fuerte es como el elástico que sostiene dos bolas juntas: afloja cuando las bolas están más cerca que la longitud del elástico, pero las bolas se vuelven cada vez más difíciles de separar hasta que el elástico se rompe repentinamente a un cierto nivel de tensión .

Answer 4

Según MC Physics, siempre existe una fuerza de carga entre las mono-cargas, los bloques de construcción de toda la materia, incluso los protones. No puedo ver cómo una fuerza puede ir y venir en el universo natural.