Vad är den starka kärnkraften?
Den starka kärnkraften, även känd som den starka växelverkan, är den starkaste kraften i universum, 10 38 gånger starkare än tyngdkraften och 100 gånger starkare än den elektromagnetiska kraften. Den enda fångsten är att den bara fungerar på längdskalor i atomkärnan och snabbt tappar av längre avstånd.
Den starka kärnkraften är det som frigörs under kärnreaktioner, av det slag som sker i solen, kärnkraftverk och kärnbomber. Den starka kraften beskrivs av lagarna för kvantkromodynamik, en del av standardmodellen för partikelfysik, som utvecklades på 1970-talet. Nobelpriset i fysik 2004 tilldelades David Politzer, Frank Wilczek och David Gross.
Den starka kraften förekommer faktiskt inte direkt mellan protoner och neutroner i kärnan, utan i de mindre kvarkarna som utgör dem. Kraften förmedlas av grundläggande partiklar som kallas gluoner, benämnda för hur de limer kvarkar ihop. Varje proton eller neutron består av tre kvarkar. Den mellan nukleonkraften som håller kärnan samman är känd som kärnkraften eller den kvarvarande starka kraften, eftersom det bara är en andra ordningseffekt av den verkliga starka kraften, som håller samman deras beståndsdelar.
Den starka kraften har en egenskap som kallas asymptotisk frihet, vilket innebär att kvarken närmar sig varandra, kraften minskar i styrka och närmar sig asymptotiskt noll. Omvänt, när kvarkarna kommer längre från varandra, blir kraften starkare. Underlåtenhet att hitta fria kvarkar har ansetts att innebära att inga fenomen i universum, utom kanske svarta hål, kan riva kvarkar från varandra.
Teorier om den starka kraften kom från observationer på 1950-talet, där en mängd olika grundläggande partiklar kallas "partikelzoo" observerades i bubbelkamrar. Detta spektrum av partiklar krävde förklaringar för sina egenskaper baserat på en elegant teori om deras underliggande beståndsdelar. Teorin för kvantelektrodynamik (QED) levereras, vilket ger den mest exakta kvantitativa vetenskapliga teorin som är känd. Det är emellertid ett välkänt faktum att QED inte är komplett, eftersom det inte är förenligt med den nuvarande bästa teorin om tyngdkraft, allmän relativitet. Fysiker fortsätter att söka efter en matematisk förening av QED och allmän relativitet.
Det antas att det kan existera kvarkstjärnor, extremt högdensitetsvarianter av neutronstjärnor med sådant gravitationstryck att enskilda neutroner inte kan särskiljas, och alla kvarkar slås samman till något som liknar en gigantisk neutron, som uteslutande hålls samman av den starka kraften och allvar. Förekomsten av kvarkstjärnor har dock ännu inte bekräftats definitivt.