Interacción nuclear fuerte

Existen cuatro fuerzas que los físicos llamamos fundamentales en el mundo: la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza débil y la fuerza fuerte o nuclear.

Hoy os quiero hablar un poco de esta última, la fuerza fuerte o nuclear o interacción nuclear fuerte. Y lo primero es definir que es una fuerza.

Aunque en principio pueda parecer algo sencillo, la definición de fuerza ha variado en el tiempo según la escala a la que se haya visto, así existe una definición “clásica” y una (la actual) denominada “matemática”.

Empezando de atrás adelante, la definición matemática de una fuerza nos da la cantidad en que dos elementos interaccionan entre sí. Como cantidad, es un modelo matemático que se suele representar con un vector (ya sabéis, una magnitud que tiene un punto de aplicación y un vector que indica la cantidad y la dirección en la que se hace) y por esto, por el vector, tenemos la definición clásica de fuerza que es algo que altera la posición de un objeto.

Volviendo al tema de la interacción fuerte, la definición conocida por cualquier físico es la fuerza que une los elementos dentro de un átomo, es decir, dentro del núcleo, lo que une protones, neutrones y, por consiguiente, los elementos que los componen, quarks. Es decir, la interacción nuclear fuerte es llamada así porque es la fuerza con la que interaccionan los elementos del núcleo del átomo.

La explicación física más “avanzada” nos habla de la cromodinámica cuántica, es decir, la parte de la física cuántica que estudia la dinámica de las partículas elementales. Y de hecho, no nos habla de fuerzas, sino de energía. Es decir, lo que nos indica es que las partículas se mantienen unidas debido a la no variación de la energía existente en el núcleo.

A groso modo y sin entrar en detalles se nos cuenta que los fermiones (las partículas elementales) están formados por dos partes, los quarks y los gluones. Si los quarks es la masa de las partículas, los gluones son las fuerzas de dichas partículas y, por lo tanto su energía. Los gluones tienen una cosa denominada color que no es más que el tipo de carga que tienen. La interacción entre los gluones es justamente lo que hace que las partículas se mantengan unidas. Así que como las partículas fundamentales se unen gracias a las fuerzas de los gluones, las partes del átomo que están formadas por partículas elementales, estan unidas gracias a estas fuerzas.

¡Que divertido!

Si quereis saber más al respecto, en los libros de teoría cuántica tenéis algo más de información, por ejemplo en el Introduction to Quantum Mechanics de David J. Griffiths es un buen comienzo para echarle un ojo.

Sino el University Physics with Modern Physic de Young and Freedman puede ayudaros a “meteros” un poco en este divertido y no tan complejo mundo, como muchos creen.

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