Interacción Nuclear Fuerte

La fuerza nuclear fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales que el modelo estándar de la física de partículas establece para explicar las fuerzas entre las partículas conocidas. 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.

Los efectos de esta fuerza solo se aprecian a distancias muy pequeñas, del tamaño de los núcleos atómicos, y no se perciben a distancias mayores a 1 fm. A esta característica se la conoce como de corto alcance, en contraposición con las de largo alcance como la gravedad o la interacción electromagnética, que son estrictamente de alcance infinito.

La interacción fuerte es observable en dos rangos y está mediada por dos portadores de fuerza. A una escala mayor (de aproximadamente 1 a 3 femtómetros), es la fuerza (llevada por mesones) que une a protones y neutrones (nucleones) para formar el núcleo de un átomo. 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 quarks para formar protones, neutrones y otras partículas hadrónicas1​ En este último contexto, suele conocerse como la fuerza del color. La fuerza fuerte tiene inherentemente una fuerza tan alta que los hadrones unidos por la fuerza fuerte pueden producir nuevas partículas masivas. Así, si los hadrones son golpeados por partículas de alta energía, dan lugar a nuevos hadrones en lugar de emitir radiación de movimiento libre (gluón). Esta propiedad de la fuerza fuerte se denomina confinamiento de color, e impide la «emisión» libre de la fuerza fuerte: en su lugar, en la práctica, se producen jets de partículas masivas.

En el contexto de los núcleos atómicos, la misma fuerza de interacción fuerte (que une a los quarks dentro de un nucleón) también une a los protones y neutrones para formar un núcleo. En este sentido, se denomina fuerza nuclear (o fuerza fuerte residual). Así que el residuo de la interacción fuerte dentro de los protones y los neutrones también une a los núcleos.1​ Como tal, la interacción fuerte residual obedece a un comportamiento dependiente de la distancia entre los nucleones que es bastante diferente de cuando actúa para unir a los quarks dentro de los nucleones. Además, existen distinciones en la energías de enlace de la fuerza nuclear de fusión nuclear frente a la fisión nuclear. La fusión nuclear representa la mayor parte de la producción de energía en el Sol y otras estrellas. La fisión nuclear permite la desintegración de elementos radiactivos e isótopos, aunque suele estar mediada por la interacción débil. De forma artificial, la energía asociada a la fuerza nuclear se libera parcialmente en la energía nuclear y en las armas nucleares, tanto en las armas de fisión basadas en uranio o plutonio como en las de fusión, como la bomba de hidrógeno.23

La interacción fuerte está mediada por el intercambio de partículas sin masa llamadas gluones que actúan entre quarks, antiquarks y otros gluones. Se cree que los gluones interactúan con los quarks y otros gluones mediante un tipo de carga llamada carga de color. La carga de color es análoga a la carga electromagnética, pero se presenta en tres tipos (±rojo, ±verde, ±azul) en lugar de uno, lo que da lugar a un tipo de fuerza diferente, con reglas de comportamiento distintas. Estas reglas se detallan en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD), que es la teoría de las interacciones quark-gluón.

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