Wat is de sterke nucleaire kracht?
De sterke nucleaire kracht, ook bekend als de sterke interactie, is de sterkste kracht in het universum, 10 38 keer sterker dan de zwaartekracht en 100 keer sterker dan de elektromagnetische kracht. De enige vangst is dat het alleen werkt op lengteschalen van de atoomkern, snel aflopend voor langere afstanden.
De sterke nucleaire kracht is wat wordt vrijgemaakt tijdens nucleaire reacties, van het soort dat plaatsvindt in de zon, kerncentrales en nucleaire bommen. De sterke kracht wordt beschreven door de wetten van de kwantumchromodynamica, onderdeel van het standaardmodel van deeltjesfysica, dat werd ontwikkeld in de jaren zeventig. De Nobelprijs voor natuurkunde 2004 werd toegekend aan David Politzer, Frank Wilczek en David Gross.
De sterke kracht komt niet direct voor tussen protonen en neutronen in de kern, maar in de kleinere quarks waaruit ze bestaan. De kracht wordt gemedieerd door fundamentele deeltjes genaamd gluonen, genoemd naar de manier waarop ze quarks aan elkaar lijmen. Elk proton of neutron bestaat uit drie quarks. De inter-kernkracht die de kern bijeenhoudt, staat bekend als de kernkracht of de resterende sterke kracht, omdat het slechts een tweede-orde-effect is van de ware sterke kracht, die hun samenstellende quarks bij elkaar houdt.
De sterke kracht heeft een eigenschap genaamd asymptotische vrijheid, wat betekent dat als quarks dichter bij elkaar komen, de kracht afneemt in sterkte, asymptotisch nul nadert. Omgekeerd, naarmate de quarks verder uit elkaar komen, wordt de kracht sterker. Als we geen vrije quarks vinden, betekent dit dat geen enkel fenomeen in het universum, behalve misschien zwarte gaten, in staat is quarks van elkaar te scheuren.
Theorieën over de sterke kracht kwamen voort uit waarnemingen in de jaren 1950, waar een verscheidenheid aan verschillende fundamentele deeltjes, de "deeltjesdierentuin" genoemd, werden waargenomen in bellenkamers. Dit spectrum van deeltjes vereiste verklaringen voor hun eigenschappen op basis van een elegante theorie van hun onderliggende bestanddelen. De geleverde kwantumelektrodynamica (QED) levert de meest nauwkeurige kwantitatieve wetenschappelijke theorie die bekend is. Het is echter een bekend feit dat QED niet compleet is, omdat het niet compatibel is met de huidige beste zwaartekrachttheorie, algemene relativiteitstheorie. Natuurkundigen blijven zoeken naar een wiskundige eenwording van QED en algemene relativiteitstheorie.
Er wordt verondersteld dat er quarksterren kunnen bestaan, extreem hoge dichtheidsvarianten van neutronensterren met een zodanige gravitatiedruk dat individuele neutronen niet kunnen worden onderscheiden, en alle quarks worden samengevoegd tot iets dat lijkt op één gigantisch neutron, exclusief bij elkaar gehouden door de sterke kracht en zwaartekracht. Het bestaan van quarksterren moet echter nog definitief worden bevestigd.