Que es la fuerza nuclear fuerte y debil

Ejemplos de fuerza nuclear fuerte y débil

La fuerza nuclear fuerte es la responsable de unir protones y neutrones en un núcleo atómico. Es fuerte y de corto alcance y tiene que superar la fuerza electromagnética que empuja a los protones cargados positivamente a separarse.

Un buen ejemplo de la fuerza fuerte es el proceso de fusión que se produce en las estrellas más pequeñas, como nuestro sol. Los protones con carga positiva se repelen entre sí. A las temperaturas y presiones extremas del núcleo solar, dos protones pueden acercarse lo suficiente como para que la fuerza nuclear fuerte los una en un núcleo de bi-protón o de Helio-2.

La fuerza nuclear débil es responsable de la desintegración radiactiva al poder convertir un protón en un neutrón o viceversa. Para ser más precisos, convierte un quark up en un quark down o viceversa por medio del bosón W. En el caso de la fusión, un protón se convierte en un neutrón, un positrón y un electrón neutrino.

De hecho, la fuerza nuclear fuerte no existe realmente. Las primeras teorías describían la fuerza nuclear fuerte como la unión de protones y neutrones utilizando el pión como bosón transmisor de la fuerza. Ahora sabemos que los protones, los neutrones y los piones son partículas compuestas formadas por quarks unidos por la fuerza del color transmitida por los gluones. Así, la fuerza fuerte es en realidad un efecto residual de la fuerza del color que se extiende más allá del interior de los protones y neutrones para unirlos.

¿Qué es una fuerza fuerte en la fuerza nuclear?

La fuerza nuclear fuerte es la fuerza que mantiene unidos los protones y los neutrones. También los mantiene unidos en un núcleo y es responsable de la energía liberada en las reacciones nucleares, excepto una parte mucho más pequeña debida a la fuerza débil, que interviene en la desintegración beta.

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¿Cuál es la fuerza nuclear débil?

La fuerza nuclear débil (o simplemente la fuerza débil, o la interacción débil) actúa dentro de los nucleones individuales, lo que significa que tiene un alcance aún más corto que la fuerza fuerte. Es la fuerza que permite que los protones se conviertan en neutrones y viceversa mediante la desintegración beta.

Comentarios

La Fuerza Nuclear Fuerte (también denominada fuerza fuerte) es una de las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza (las otras son la gravedad, la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil). Como su nombre indica, es la más fuerte de las cuatro. Sin embargo, también es la de menor alcance, lo que significa que las partículas deben estar muy cerca para que se sientan sus efectos. Su función principal es mantener unidas las partículas subatómicas del núcleo (protones, que tienen carga positiva, y neutrones, que no tienen carga. Estas partículas se denominan colectivamente nucleones). Como la mayoría de la gente aprende en su educación científica, las cargas similares se repelen (+ +, o – -), y las cargas diferentes se atraen (+ -).

Si tenemos en cuenta que el núcleo de todos los átomos, excepto el del hidrógeno, contiene más de un protón, y que cada protón tiene una carga positiva, ¿por qué los núcleos de estos átomos permanecen juntos? Los protones deben sentir una fuerza de repulsión de los otros protones vecinos. Aquí es donde entra en juego la fuerza nuclear fuerte.

La fuerza nuclear fuerte se crea entre los nucleones mediante el intercambio de partículas llamadas mesones. Este intercambio puede compararse a un golpeo constante de una pelota de ping-pong o de tenis entre dos personas. Mientras este intercambio de mesones pueda producirse, la fuerza fuerte es capaz de mantener unidos a los nucleones participantes.

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4 fuerzas fundamentales

La gravedad es tan débil que el enlace de hidrógeno en una sola gota de agua, que es una de las formas más débiles de la fuerza electromagnética, puede superar la gravedad de todo un planeta. Imagen de dominio público, fuente: Christopher S. Baird.

En realidad, la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales. Ordenadas del más fuerte al más débil, las fuerzas son: 1) la fuerza nuclear fuerte, 2) la fuerza electromagnética, 3) la fuerza nuclear débil y 4) la gravedad. Si tomamos dos protones y los mantenemos muy juntos, ejercerán varias fuerzas entre sí. Como ambos tienen masa, los dos protones ejercen una atracción gravitatoria entre sí. Como ambos tienen una carga eléctrica positiva, ambos ejercen una repulsión electromagnética entre sí. Además, ambos tienen carga interna de “color” y, por tanto, ejercen atracción a través de la fuerza nuclear fuerte. Como la fuerza nuclear fuerte es la más fuerte a corta distancia, domina sobre las demás fuerzas y los dos protones se unen, formando un núcleo de helio (normalmente se necesita también un neutrón para mantener estable el núcleo de helio). La gravedad es tan débil a escala atómica que los científicos pueden ignorarla sin incurrir en errores significativos en sus cálculos.

La fuerza nuclear débil actúa sobre qué partículas

Tras una década de desarrollo experimental, toma de datos y análisis, un equipo internacional de investigación dirigido por científicos de la Universidad de Boston y la Universidad de Illinois ha anunciado un nuevo valor de la vida del muón. La nueva medición del tiempo de vida -la más precisa que se haya hecho nunca de una partícula subatómica- permite determinar de nuevo la fuerza nuclear débil. Los experimentos para esta investigación se llevaron a cabo en el acelerador de protones del Instituto Paul Scherrer (PSI) de Villigen (Suiza). Los resultados se han publicado en el número del 25 de enero de 2011 de la revista Physical Review Letters.

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La fuerza débil es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Aunque rara vez se encuentra en la vida cotidiana, la fuerza débil está en el corazón de muchos procesos físicos elementales, incluidos los responsables de que el sol brille. Las cuatro fuerzas fundamentales se caracterizan por sus constantes de acoplamiento, que describen su fuerza. La famosa constante G, en la ley de gravitación de Newton, determina la atracción gravitatoria entre dos objetos masivos cualquiera. La constante de estructura fina determina la fuerza electrostática entre partículas cargadas. La constante de acoplamiento de las interacciones débiles, conocida como la constante de Fermi, es también esencial para los cálculos en el mundo de las partículas elementales. Hoy en día, los físicos consideran la interacción débil y la electromagnética como dos aspectos de una misma interacción. La prueba de esta relación, establecida en los años 70, supuso un importante avance en nuestra comprensión del mundo subatómico.

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