Fuerza Nuclear Fuerte

Interacción nuclear fuerte

Los estudios iniciales de las fuerzas fundamentales fuertes fueron propuestos por Hideki Yukawa físico japonés quien propuso en 1935 la  teoría que explica la naturaleza de las fuerzas nucleares fuertes haciendo uso de una partícula, el mesón, cuya masa se sitúa entre los valores del protón y el electrón. Hoy día sabemos que de las tres partículas elementales que inicialmente se pensaba que formaban los átomos, solamente lo es el electrón. Los protones y neutrones no se consideran partículas fundamentales ya que estos están formados de otras partículas elementales llamadas quarks.

Estructura interna de los protones y neutrones

Los quarks son partículas elementales, que no solamente forman al protón y neutrón, sino a toda una serie de familias de otras partículas. Combinaciones de tres quarks forman losbariones (como el protón) y combinaciones de un quark y un anti-quark forman la familia de los mesones.

Otra partícula es el gluón esta es la portadora de la interacción nuclear fuerte, son bosones sin masa, con spin 1 y tiene carga de color que depende de la carga de color de los quarks.


Una fuerza nuclear es aquella fuerza que tiene origen en el interior de los núcleos atómicos, estas pueden ser fuertes o débiles según las partículas elementales que participan y sólo puede actuar a distancias muy cortas. Una pregunta que surgió es el porque si el núcleo atómico esta formado por  los nucleones (protones y neutrones) si el neutrón no posee carga y los protones cuentan con carga positiva, por que razón los protones no se repelen entre si hasta sepárese lo sufriente como para descomponer el núcleo, la respuesta a esta pregunta es la fuerza nuclear fuerte que es la interacción de los gluones con los quarks. Los gluones mantiene unidos a los quarks, al unirse tres quarks forman hadrones (neutrones y protones), y a toda la materia que vemos.

 Esta interacción de partículas fundamentales se explica por medio de la teoría de campos de la cromodinámica cuántica la cual describe este fenómeno asociándole a los diferentes quarks una característica llamada color, (esta característica no se relaciona con el efecto visual del color), así como también a los gluones se les asocia un color y anticolor, Los colores de cada quarks en combinación con la carga de color de los gluones  anulan esa característica, por lo tanto los hadrones no tienen color o son de color neutro.
 
Si un núcleo atómico gana neutrones, se forma un isótopo, el núcleo cambia de forma y se hace más grande, por lo que la interacción nuclear fuerte no tiene la capacidad suficiente para mantener al núcleo unido. Como resultado, el núcleo se parte en dos generando mucha energía.  

Dos  fenómenos que se presentan por la interacción nuclear fuerte es la fusión y fisión nuclear, estos se llevan acabo dentro del núcleo de los átomos de los isótopos, la fisión se presenta cuando un núcleo de un átomo se separa en dos, y la fusión es la unión de dos núcleos atómicos formando un núcleo más pesados, en ambos procesos se genera grandes cantidades de energía que actualmente son utilizadas como fuente de energía.

Procesos de fusión y fisión nuclear