O que é a força nuclear forte?

A força nuclear forte, também conhecida como interação forte, é a força mais forte do universo, 10 ³⁸ vezes mais forte que a gravidade e 100 vezes mais forte que a força eletromagnética. O único problema é que ele opera apenas em escalas de comprimento do núcleo atômico, caindo rapidamente para distâncias maiores.

A força nuclear forte é o que é liberado durante as reações nucleares, do tipo que ocorre no Sol, nas usinas nucleares e nas bombas nucleares. A força forte é descrita pelas leis da cromodinâmica quântica, parte do Modelo Padrão da física de partículas, que foi desenvolvido na década de 1970. O Prêmio Nobel de Física de 2004 foi concedido a David Politzer, Frank Wilczek e David Gross.

A força forte na verdade não ocorre diretamente entre prótons e nêutrons no núcleo, mas nos quarks menores que os compõem. A força é mediada por partículas fundamentais chamadas glúons, nomeadas pela maneira como colam os quarks. Cada próton ou nêutron é composto por três quarks. A força inter-núcleos que mantém o núcleo unido é conhecida como força nuclear ou força forte residual, porque é apenas um efeito de segunda ordem da verdadeira força forte, mantendo seus quarks constituintes.

A força forte possui uma propriedade chamada liberdade assintótica, ou seja, à medida que os quarks se aproximam, a força diminui em força, aproximando-se assintoticamente de zero. Por outro lado, à medida que os quarks se afastam, a força fica mais forte. A falha em encontrar quarks livres significa que nenhum fenômeno no universo, exceto talvez os buracos negros, é capaz de separar quarks uns dos outros.

Teorias da força forte emergiram de observações na década de 1950, onde uma variedade de diferentes partículas fundamentais chamadas de "zoológico de partículas" foram observadas nas câmaras de bolhas. Esse espectro de partículas exigia explicações para suas propriedades com base em uma teoria elegante de seus constituintes subjacentes. A teoria da eletrodinâmica quântica (QED) foi apresentada, fornecendo a teoria científica quantitativa mais precisa conhecida. No entanto, é um fato bem conhecido que o QED não está completo, pois não é compatível com a melhor teoria da gravidade atual, a relatividade geral. Os físicos continuam a procurar uma unificação matemática do QED e da relatividade geral.

É hipotetizado que possam existir estrelas de quarks, variantes de densidade extremamente alta de estrelas de nêutrons com pressão gravitacional que nêutrons individuais não possam ser distinguidos, e todos os quarks sejam fundidos em algo semelhante a um nêutron gigantesco, unido exclusivamente pela força forte e gravidade. A existência de estrelas de quarks ainda não foi definitivamente confirmada.