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Interacción fuerte

La fuerza nuclear fuerte, es una interacción fundamental de la naturaleza, que actúa entre las partículas subatómicas de la materia. La fuerza fuerte une a los quarks en grupos, para formar partículas subatómicas más familiares, como protones y neutrones. También mantiene unido el núcleo atómico, y subyace las interacciones entre todas las partículas que contienen quarks.


La fuerza fuerte se origina en una propiedad conocida como el color. Esta propiedad, que no tiene conexión con el color en el sentido visual de la palabra, es algo análoga a la carga eléctrica. Así como la carga eléctrica es la fuente del electromagnetismo, o la fuerza electromagnética, el color es la fuente de la fuerza fuerte. Las partículas sin color, como los electrones y otros leptones, no "sienten" la fuerza fuerte, partículas con color, principalmente los quarks, "sienten" la fuerza fuerte. La cromodinámica cuántica, la teoría del campo cuántico que describe interacciones fuertes, toma su nombre de esta propiedad central del color.

Los protones y los neutrones son ejemplos de bariones, una clase de partículas que contienen tres quarks, cada uno con uno de los tres posibles valores de color (rojo, azul y verde). Los quarks también puede combinarse con antiquarks (sus antipartículas, que tienen color opuesto) para formar mesones, como los mesones pi y los mesones K. Los bariones y los mesones tienen un color neto de cero, y parece que la fuerza fuerte permite que solo existan combinaciones con color cero. Los intentos de eliminar quarks individuales, en colisiones de partículas de alta energía, por ejemplo, solo dan como resultado la creación de nuevas partículas "incoloras", principalmente mesones.

En interacciones fuertes, los quarks intercambian gluones, los portadores de la fuerza fuerte. Los gluones, como los fotones (las partículas mensajeras de la fuerza electromagnética), son partículas sin masa con una unidad completa de espín intrínseco. Sin embargo, a diferencia de los fotones, que no están cargados eléctricamente y, por lo tanto, no sienten la fuerza electromagnética, los gluones transportan color, lo que significa que sienten la fuerza fuerte y pueden interactuar entre ellos. Un resultado de esta diferencia es que, dentro de su corto alcance (aproximadamente 10^−15 metros, aproximadamente el diámetro de un protón o un neutrón), la fuerza fuerte parece volverse más fuerte con la distancia, a diferencia de las otras fuerzas.

A medida que aumenta la distancia entre dos quarks, la fuerza entre ellos aumenta más que la tensión en un pedazo de elástico cuando sus dos extremos se separan. Finalmente, el elástico se romperá, produciendo dos piezas. Algo similar sucede con los quarks, ya que con suficiente energía no es un quark sino un par quark-antiquark que se "extrae" de un grupo. Por lo tanto, los quarks parecen estar siempre encerrados dentro de los mesones y bariones observables, un fenómeno conocido como confinamiento. A distancias comparables al diámetro de un protón, la fuerte interacción entre los quarks es aproximadamente 100 veces mayor que la interacción electromagnética. Sin embargo, a distancias más pequeñas, la fuerza fuerte entre los quarks se debilita y los quarks comienzan a comportarse como partículas independientes, un efecto conocido como libertad asintótica.

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