La interacción nuclear fuerte y su partícula mediadora
Publicado por: Mariana Solano Badilla
Como se mencionó en la entrada de este
blog sobre la interacción electromagnética, esta es la causante de la
interacción entre partículas con carga eléctrica. Esta interacción es de
naturaleza atractiva cuando las partículas tienen cargas de signo opuesto o de
repulsión cuando las partículas tienen cargas del mismo signo. A partir de esta
última acción (de repulsión) de la fuerza electromagnética, surgió la
interrogante de cómo era posible que los protones, con carga eléctrica
positiva, se pudieran mantener unidos dentro del núcleo del átomo.
Fue hasta mediados del Siglo XX cuando se logró determinar que existe la fuerza o interacción nuclear fuerte, que es la que mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos y actúa indistintamente entre
dos nucleones cualesquiera, ya sean protones o neutrones. Su alcance es del orden de
las dimensiones nucleares, aproximadamente de 10-13 cm, pero es más intensa que la fuerza electromagnética (Roy, 1997).
La fuerza nuclear fuerte se origina de una propiedad
conocida como color. Esta propiedad, que no tiene conexión con el color en el
sentido visual de la palabra, es en cierto modo análoga a la carga eléctrica.
Así como la carga eléctrica es la fuente de la fuerza electromagnética, el
color es la fuente de la fuerza nuclear fuerte. Las partículas sin color, como
los electrones y otros leptones, no experimentan la fuerza nuclear fuerte; las
partículas con color, principalmente los quarks, sí la experimentan. La
cromodinámica cuántica, la teoría del campo cuántico que describe las
interacciones fuertes, toma su nombre de esta propiedad central del color (Sutton, 2016).
La interacción fuerte, es la que causa la fuerza nuclear y también la producción de
piones y otras partículas en los choques de alta energía como los hadrones. Hay
dos tipos de hadrones: los bariones,
de spín 1/2, 3/2 o 5/2, etc. Y los mesones, de spín 0, 1 o 2, etc. Los
bariones se consideran las partículas elementales más masivas. Los mesones
tienen masas intermedias, entre la masa del electrón y la masa del protón (Tipler y Mosca,
2010).
En el nivel
más fundamental, la partícula mediadora para la interacción fuerte se llama gluón (sin masa y con spin 1). Sin embargo, la fuerza entre los
nucleones se describe con facilidad en términos de mesones como partículas
mediadoras (Young y Freedman, 2013).
Tomado de: www.dreamstime.com
La interacción fuerte es unas 100 veces más fuerte que la interacción electromagnética, y sin embargo se desvanece en función de la distancia con más rapidez que 1/r2.
En el siguiente vídeo se pueden ver más detalles sobre la interacción nuclear fuerte:
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