La fuerza nuclear fuerte. ¿La unión hace la fuerza?

Escrito por cienciaenlasnoticias 12-06-2017 en Fuerza. Comentarios (0)

Empecemos por el principio, erase una vez un universo en el que todo interactuaba a través de una única fuerza a la que llamamos súper fuerza.

Para tener constancia de dicha fuerza, deberíamos viajar hasta el inicio del Big Bang , y eso fue hace bastante, te lo aseguro. Esta súper fuerza con el paso del tiempo se dividiría en las cuatro que conocemos hoy en día, o al menos esa es la teoría que predomina en nuestro paradigma científico.

¿Conoces las cuatro fuerzas? Yo diría que al menos una te suena, la gravedad. E incluso puede que sepas que es la fuerza que actúa entre dos cuerpos por el simple hecho de tener masa ,y tiene un radio de alcance infinito, prueba de ello es que tú mismo quedas fijado al suelo gracias a la atracción gravitatoria que ejerce la Tierra.

Pero te contaré un secreto, la gravedad es la menor de las cuatro fuerzas que gobiernan el universo. ¿Que no me crees?. Pues te presento a la fuerza nuclear débil, que es 10 elevado a 27 veces mayor, o a la electromagnética que es 10 elevado a 38 veces mayor a la gravedad.
Pero si de verdad hay una fuerza que gana a todas con diferencia, es en la que nos centraremos a continuación, la fuerza nuclear fuerte. ¿Fuerza qué?, vale, el nombre puede parecer un tanto raro pero no te preocupes, lo explicaré mejor.

Se llama fuerza nuclear fuerte porque se manifiesta en los núcleos de los átomos. El nombre de fuerte surge para diferenciarla de la nuclear débil, otra fuerza que también se aprecia en los núcleos atómicos que surge para explicar la desintegración de partículas que no pueden explicar otras fuerzas, pero es mucho menor. En concreto unas 10 elevado a trece veces menor.

Ahora que ya tenemos claro de qué fuerza vamos a hablar, ¿qué hace la fuerza nuclear fuerte?. Para explicar esto nos introduciremos en el núcleo atómico. ¿De qué está formado? De nucleones, es decir, de protones y neutrones. Según las leyes de la fuerza electromagnética, dos partículas con igual carga se repelen, entonces, ¿por qué los protones se encuentran tan a gusto en el núcleo desobedeciendo la fuerza electromagnética?; la razón es porque la fuerza fuerte domina sobre ésta, haciendo que los protones puedan estar juntos, digamos que la fuerza nuclear fuerte es la celestina de protones y neutrones.

Puede que al escuchar esto te surja una pregunta, ¿por qué, si la fuerza nuclear es tan fuerte no consigue unir los protones y neutrones de dos átomos diferentes de una misma molécula? La respuesta es que, aunque sí, esta fuerza es la mayor de las cuatro, tiene un radio de alcance finito, es decir que solo se hace presente hasta cierta distancia, en concreto diez elevado a menos quince metros. Si la fuerza nuclear fuerte tuviese un radio de alcance infinito todos los protones y neutrones se unirían en un mismo núcleo atómico. ¿Y no queremos que ocurra eso, a que no?

Sigamos: ¿cómo actúa esta fuerza? Esta fuerza actúa sobre partículas con carga de color roja, azul o verde pero OJO, no tiene nada que ver con el color que nosotros percibimos. Y, otra sorpresa, ni protones ni neutrones tienen carga de color, pues su carga de color, en conjunto, es neutra.

Entonces ¿porqué hemos dicho que esta fuerza actúa sobre protones y neutrones? Bueno, el mundo cuántico es mucho más profundo, para ello tenemos que hacer referencia a los propios cimientos de los nucleones. Un protón o neutrón está formado por tres quarks, que son las partículas elementales que los componen, y estos amiguitos sí que tienen carga de color. Pero, cómo la carga de color es neutra para un nucleón, cada quark debe llevar una carga de color distinta para que la carga resultante de los tres se anule. Así un quark deberá tener carga azul, otro carga verde y otro carga de color roja. La cromodinámica cuántica se encarga del estudio de la carga de color, su comportamiento e implicaciones.

Pero no todo es tan sencillo, pues los quarks no se están quietos ni un momento y continuamente se intercambian su carga de color, la resultante sigue siendo una carga neutra, sí, pero al cambiar de carga de color, los quarks envían entre ellos unas partículas sin masa peculiares, que son las responsables de mediar la carga de color entre ellos.

Estás partículas se llaman gluones, y existen en total ocho tipos distintos. Su nombre viene de "glue", pegamento en inglés, y es que hace referencia al gran poder de estas partículas mediadoras, porque si un quark se aleja de sus compañeros, la fuerza que se genera es tal que el quark vuelve a su sitio. ¿Conclusión? No siempre la unión hace la fuerza.


Por Francisco Javier Gallardo Huertas