Interacción nuclear fuerte

Esta fuerza es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protones y neutrones) que coexisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones.Es la mayor fuerza existente en todo el universo, no existe una fuerza equiparable con la interacción nuclear fuerte; pues esta es la que da la existencia de todo el universo en conjunto además de la interacción nuclear débil, el electromagnetismo y la gravedad.La interacción fuerte es observable en dos rangos y está mediada por dos portadores de fuerza.En la escala más pequeña (menos de unos 0,8 fm, el radio de un nucleón), es la fuerza (llevada por los gluones que mantiene unidos a los cuarks para formar protones, neutrones y otras partículas hadrónicas.[1]​ En este último contexto, suele conocerse como la fuerza del color.La fisión nuclear permite la desintegración de elementos radiactivos e isótopos, aunque suele estar mediada por la interacción débil.Según los conocimientos de la física de la época, las cargas positivas se repelen entre sí y los protones cargados positivamente deberían hacer que el núcleo saliera despedido.La fuerte atracción entre los nucleones era el efecto secundario de una fuerza más fundamental que unía a los cuarks en protones y neutrones.[4]​ Los cuarks con carga de color diferente se atraen entre sí como resultado de la interacción fuerte, y la partícula que media en esto se llamó gluón.Antes de la década del 1970 se suponía que el protón y el neutrón eran partículas fundamentales.Esa fuerza fuerte residual es la responsable de la cohesión del núcleo y hoy en día se interpreta como el campo de fuerza asociados a piones emitidos por protones, neutrones y demás hadrones (ya sean bariones o mesones).De hecho las fuerzas entre cuarks son debidas a los gluones y son tan fuertes que producen el llamado confinamiento del color que imposibilita observar cuarks desnudos a temperaturas ordinarias, mientras que en núcleos pesados sí es posible separar algunos protones o neutrones por fisión nuclear o bombardeo con partículas rápidas del núcleo atómico.Históricamente la fuerza nuclear fuerte se postuló de forma teórica para compensar las fuerzas electromagnéticas repulsivas que se sabía que existían en el interior del núcleo al descubrir que este estaba compuesto por protones de carga eléctrica positiva y neutrones de carga eléctrica nula.Posteriormente experimentos a más altas energías mostraron que los propios bariones no parecían ser elementales y parecían constituidos de partes que se mantenían unidas entre sí por algún tipo de interacción mal comprendida.En 1935, el físico japonés H. Yukawa construyó la primera teoría cuantitativa de la interacción que origina el intercambio de nucleones por nuevas partículas que ahora se conocen como mesones pi (o piones ).El coeficiente numérico, que determina la «eficiencia» de la emisión del pion, resultó ser muy grande (en comparación con el coeficiente análogo para la interacción electromagnética), lo que determina la «fuerza» de la interacción fuerte.Actualmente la interacción fuerte se considera que queda bien explicada por la cromodinámica cuántica (sus siglas en inglés son QCD de Quantum Chromodynamics).Todos los hadrones, formados por cuarks, interaccionan entre sí mediante la fuerza fuerte (aunque pueden interactuar débilmente, electromagnéticamente y gravitatoriamente).A los cuarks y anticuarks, además de las otras características atribuidas al resto de partículas, se les asigna una característica nueva, la «carga de color» y la interacción fuerte entre ellos se transmite mediante otras partículas, llamadas gluones.Estos gluones son eléctricamente neutros, pero tienen «carga de color» y por ello también están sometidos a la fuerza fuerte.La fuerza entre partículas con carga de color es muy fuerte, mucho más que la electromagnética o la gravitatoria, a tal punto que se presenta confinamiento de color.Los cuarks, anticuarks y los gluones son las únicas partículas fundamentales que contienen carga de color no nula, y que por lo tanto participan en las interacciones fuertes.Los gluones, partículas portadoras de la fuerza nuclear fuerte, que mantienen unidos a los cuarks para formar otras partículas, como se ha explicado, también tienen carga de color y por tanto pueden interaccionar entre sí.Los cuarks pueden presentar seis tipos de carga: rojo, azul, verde, antirrojo, antiazul y antiverde.Los gluones por su parte tienen un tipo de carga más complejo, su carga siempre es la combinación de un color o un anticolor diferente (por ejemplo, se puede tener un gluón rojo-antiazul o un gluón verde-antirrojo, etc.) La fuerza que hace que los constituyentes del núcleo de un átomo permanezcan unidos está asociado a la interacción nuclear fuerte.Sería similar al efecto de las fuerzas de enlace que aparecen entre los átomos para formar las moléculas, frente a la interacción eléctrica entre las cargas eléctricas que forman esos átomos (protones y electrones), pero su naturaleza es totalmente distinta.La emisión o absorción de piones cargados responden a alguna de las dos interacciones siguientes: En la primera reacción anterior un protón emite inicialmente un pion positivo convirtiéndose en un neutrón, el pion positivo es reabsorbido por un neutrón convirtiéndose en un protón, el efecto neto de ese intercambio es una fuerza atractiva.En la segunda, un neutrón emite un pion negativo y se convierte en un protón, el pion negativo al ser reabsorbido por otro protón da lugar a un neutrón.Como resultado, surge una imagen ecléctica: junto a cálculos matemáticamente rigurosos, enfoques semicuantitativos basados en la mecánica cuántica, intuiciones, que, sin embargo, describen perfectamente los datos experimentales.Los enfoques para describir interacciones fuertes dependen esencialmente del tipo de objeto que se esté estudiando.