Hva er den sterke kjernekraften?

Den sterke atomkraften, også kjent som den sterke interaksjonen, er den sterkeste kraften i universet, 10 ³⁸ ganger sterkere enn tyngdekraften og 100 ganger sterkere enn den elektromagnetiske kraften. Den eneste fangsten er at den bare opererer på lengdeskalaer av atomkjernen, og faller raskt av på lengre avstander.

Den sterke kjernefysiske styrken er det som frigjøres under atomreaksjoner, av den typen som finner sted i Solen, kjernekraftverk og atombomber. Den sterke kraften er beskrevet av lovene om kvantekromodynamikk, en del av standardmodellen for partikkelfysikk, som ble utviklet på 1970-tallet. Nobelprisen i fysikk i 2004 ble tildelt David Politzer, Frank Wilczek og David Gross.

Den sterke kraften forekommer faktisk ikke direkte mellom protoner og nøytroner i kjernen, men i de mindre kvarkene som utgjør dem. Kraften er mediert av grunnleggende partikler som kalles gluoner, oppkalt etter måten de limer på seg kvarker på. Hver proton eller nøytron er sammensatt av tre kvarker. Den internukleon kraft som holder kjernen sammen er kjent som kjernekraften eller den gjenværende sterke kraften, fordi det bare er en andreordens effekt av den virkelige sterke kraften, og holder sammen de konstituerende kvarkene.

Den sterke styrken har en egenskap som kalles asymptotisk frihet, noe som betyr at når kvarkene kommer nærmere hverandre, styrken avtar i styrke og asymptotisk nærmer seg null. Motsatt, når kvarkene kommer lenger fra hverandre, blir styrken sterkere. Unnlatelse av å finne frie kvarker har blitt antydet som at ingen fenomener i universet, bortsett fra kanskje sorte hull, er i stand til å rive kvarker fra hverandre.

Teorier om den sterke styrken kom fra observasjoner på 1950-tallet, hvor en rekke forskjellige grunnleggende partikler som ble kalt "partikkelzoo" ble observert i boblekamre. Dette spekteret av partikler krevde forklaringer for deres egenskaper basert på en elegant teori om deres underliggende bestanddeler. Teorien for kvanteelektrodynamikk (QED) levert, noe som gir den mest presise kvantitative vitenskapsteorien som er kjent. Imidlertid er det et kjent faktum at QED ikke er fullstendig, da det ikke er forenlig med den nåværende beste teorien om tyngdekraft, generell relativitet. Fysikere fortsetter å søke etter en matematisk enhet av QED og generell relativitet.

Det antas at det kan eksistere kvarkstjerner, ekstremt høye tetthetsvarianter av nøytronstjerner med såpass gravitasjonstrykk at individuelle nøytroner ikke kan skilles ut, og alle kvarker er slått sammen til noe som ligner en gigantisk nøytron, holdt utelukkende sammen av den sterke styrken og tyngde. Forekomsten av kvarkstjerner har imidlertid ennå ikke blitt bekreftet definitivt.