Delle quattro forze naturali, note come forza forte, debole, gravitazionale ed elettromagnetica, la forza forte nominata in modo appropriato domina sulle altre tre e ha il compito di tenere insieme il nucleo atomico. La sua portata è molto piccola, tuttavia - circa il diametro di un nucleo di medie dimensioni. Sorprendentemente, se la forza forte lavorasse su lunghe distanze, tutto nel mondo familiare - laghi, montagne e esseri viventi - verrebbe schiacciato in un nodulo delle dimensioni di un singolo grande edificio.
Nucleo atomico e il Forza Forza
Ogni atomo nell'universo è costituito da un nucleo circondato da una nuvola di uno o più elettroni. Il nucleo a sua volta contiene uno o più protoni; tutti gli atomi risparmiano l'idrogeno anche i neutroni. La forza forte fa sì che i protoni e i neutroni si attraggano l'un l'altro in modo da rimanere insieme nel nucleo; tuttavia, non attirano i protoni e i neutroni degli atomi vicini perché la forza forte ha scarso effetto al di fuori del nucleo.
Le forze forti ed elettromagnetiche
I protoni sono particelle con una carica elettrica positiva . Poiché le cariche simili si respingono, i protoni subiscono una forza repulsiva quando si avvicinano l'un l'altro e la forza aumenta rapidamente man mano che si avvicinano. La forza elettromagnetica che produce la repulsione agisce su grandi distanze, quindi a meno che qualche altra forza agisca sui protoni, essi non si toccano l'un l'altro. I neutroni, d'altra parte, non hanno alcun costo; i neutroni liberi si muovono senza ostacoli. Quando i protoni e i neutroni arrivano a circa un trilionesimo di millimetro, tuttavia, la forza forte prende il sopravvento e le particelle si attaccano.
Particelle Ping Pong
La teoria moderna che governa le quattro forze fondamentali propone che sono il prodotto di scambi avanti e indietro di minuscole particelle, proprio come in un gioco di ping-pong. In questo gioco, il Principio dell'Incertainer di Heisenberg stabilisce le regole: le particelle pesanti possono spostarsi tra brevi distanze, mentre le particelle luminose raggiungono lunghe distanze. Nel caso dell'elettromagnetismo, le particelle sono fotoni, che non hanno massa; la forza elettromagnetica si estende a una distanza infinita. Le particelle molto pesanti chiamate pioni mediano la forza forte, tuttavia, il suo intervallo è estremamente breve.
Fusione nucleare
La gravità tiene insieme il sole e le altre stelle; l'enorme massa di idrogeno ed elio produce enormi pressioni nel nucleo, costringendo insieme protoni e neutroni. Quando si avvicinano, la forza forte entra in gioco e si attaccano insieme, rilasciando energia nel processo e trasformando l'idrogeno in elio. Gli scienziati definiscono questa reazione di fusione e produce 10 milioni di volte più energia delle reazioni chimiche come la combustione di carbone o benzina.
Stelle di neutroni
Una stella di neutroni è il residuo di un'esplosione che si verifica alla fine della vita della stella. È un oggetto ultra-denso, costituito da una massa di stelle compressa in un'area delle dimensioni di Manhattan. Nella stella di neutroni, la forza forte domina perché l'esplosione ha forzato tutti i protoni e i neutroni insieme. La stella non ha atomi; è diventato una grande palla di particelle. Poiché gli atomi sono per lo più spazi vuoti, e la stella di neutroni ha tutto lo spazio spremuto, la sua densità è enorme. Un cucchiaino di materia di stelle di neutroni peserebbe 10 milioni di tonnellate. Poiché la Terra è fatta di atomi, se la forza forte ha in qualche modo improvvisamente agito a lunghe distanze, tutti i protoni e i neutroni si raggrupperebbero insieme, risultando in una sfera di un centinaio di metri di diametro e con tutta la massa originale della Terra.
