¿Qué es la fuerza nuclear fuerte?

La fuerza nuclear fuerte, también conocida como la interacción fuerte, es la fuerza más fuerte del universo, 10 ³⁸ veces más fuerte que la gravedad y 100 veces más fuerte que la fuerza electromagnética. El único inconveniente es que solo opera en escalas de longitud del núcleo atómico, cayendo rápidamente por distancias más largas.

La fuerza nuclear fuerte es lo que se libera durante las reacciones nucleares, del tipo que tiene lugar en el Sol, las centrales nucleares y las bombas nucleares. La fuerza fuerte es descrita por las leyes de la cromodinámica cuántica, parte del Modelo Estándar de física de partículas, que se desarrolló en la década de 1970. El Premio Nobel de Física 2004 fue otorgado a David Politzer, Frank Wilczek y David Gross.

La fuerza fuerte en realidad no ocurre directamente entre los protones y los neutrones en el núcleo, sino en los quarks más pequeños que los componen. La fuerza está mediada por partículas fundamentales llamadas gluones, llamadas así por la forma en que pegan los quarks. Cada protón o neutrón se compone de tres quarks. La fuerza entre nucleones que mantiene unido el núcleo se conoce como la fuerza nuclear o la fuerza fuerte residual, porque es solo un efecto de segundo orden de la verdadera fuerza fuerte, que mantiene unidos sus quarks constituyentes.

La fuerza fuerte tiene una propiedad llamada libertad asintótica, lo que significa que a medida que los quarks se acercan, la fuerza disminuye en fuerza, acercándose asintóticamente a cero. Por el contrario, a medida que los quarks se separan más, la fuerza se hace más fuerte. El hecho de no encontrar quarks libres significa que ningún fenómeno en el universo, excepto quizás los agujeros negros, es capaz de desgarrar a los quarks entre sí.

Las teorías de la fuerza fuerte surgieron de las observaciones en la década de 1950, donde se observó una variedad de partículas fundamentales diferentes llamadas "zoológico de partículas" en cámaras de burbujas. Este espectro de partículas exigió explicaciones para sus propiedades basadas en una elegante teoría de sus constituyentes subyacentes. La teoría de la electrodinámica cuántica (QED) entregada, proporcionando la teoría científica cuantitativa más precisa conocida. Sin embargo, es un hecho bien conocido que QED no está completo, ya que no es compatible con la mejor teoría actual de la gravedad, la relatividad general. Los físicos continúan buscando una unificación matemática de la QED y la relatividad general.

Se presume que pueden existir estrellas de quark, variantes de estrellas de neutrones de muy alta densidad con una presión gravitacional tal que los neutrones individuales no se pueden distinguir, y todos los quarks se fusionan en algo parecido a un neutrón gigantesco, unidos exclusivamente por la fuerza fuerte y gravedad. Sin embargo, la existencia de estrellas de quark aún no se ha confirmado definitivamente.