Cos'è la forza nucleare forte?
La forza nucleare forte, nota anche come interazione forte, è la forza più forte nell'universo, 10 38 volte più forte della gravità e 100 volte più forte della forza elettromagnetica. L'unico problema è che funziona solo su scale di lunghezza del nucleo atomico, scendendo rapidamente per distanze più lunghe.
La forte forza nucleare è ciò che viene liberato durante le reazioni nucleari, del tipo che ha luogo nel Sole, nelle centrali nucleari e nelle bombe nucleari. La forza forte è descritta dalle leggi della cromodinamica quantistica, parte del Modello Standard di fisica delle particelle, che è stato sviluppato negli anni '70. Il premio Nobel 2004 per la fisica è stato assegnato a David Politzer, Frank Wilczek e David Gross.
La forza forte non si verifica direttamente tra i protoni e i neutroni nel nucleo, ma nei quark più piccoli che li compongono. La forza è mediata da particelle fondamentali chiamate gluoni, chiamate per il modo in cui incollano i quark. Ogni protone o neutrone è composto da tre quark. La forza inter-nucleone che tiene insieme il nucleo è nota come forza nucleare o forza forte residua, perché è solo un effetto di secondo ordine della vera forza forte, che tiene insieme i loro quark costituenti.
La forza forte ha una proprietà chiamata libertà asintotica, il che significa che quando i quark si avvicinano, la forza diminuisce di forza, avvicinandosi asintoticamente allo zero. Al contrario, man mano che i quark si allontanano, la forza diventa più forte. La mancata ricerca di quark liberi è stata presa nel senso che nessun fenomeno nell'universo, tranne forse i buchi neri, è in grado di strappare i quark l'uno dall'altro.
Le teorie sulla forza forte sono emerse dalle osservazioni degli anni '50, dove una varietà di particelle fondamentali diverse chiamate "zoo delle particelle" sono state osservate nelle camere a bolle. Questo spettro di particelle richiedeva spiegazioni per le loro proprietà basate su un'elegante teoria dei loro componenti sottostanti. La teoria dell'elettrodinamica quantistica (QED) ha prodotto la teoria scientifica quantitativa più precisa conosciuta. Tuttavia, è risaputo che la QED non è completa, in quanto non compatibile con l'attuale migliore teoria della gravità, la relatività generale. I fisici continuano a cercare un'unificazione matematica di QED e relatività generale.
Si ipotizza che possano esistere stelle di quark, varianti ad altissima densità di stelle di neutroni con una tale pressione gravitazionale che i singoli neutroni non possono essere distinti e che tutti i quark sono uniti insieme in qualcosa che assomiglia a un gigantesco neutrone, tenuti insieme esclusivamente dalla forza forte e gravità. L'esistenza delle stelle di quark deve ancora essere definitivamente confermata.