Fuerzas nucleares

Escuela de la Comunidad
Dr. José N. Gándara
Aibonito P.R.
Las Fuerzas Nucleares
Definiciones
 Las fuerzas nucleares son las mas fuertes de todas. Entre las
fuerzas nucleares se encuentran las fuertes y las débiles. Rara la
vez se experimentan las fuerzas nucleares ya que estas existen
solo en el interior de los núcleos de los átomos.
 La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unidos los
componentes de los núcleos atómicos, y actúa indistintamente
entre dos nucleones cualesquiera, protones o neutrones. Su
alcance es más intenso que la fuerza electromagnética.
 La fuerza nuclear débil es la responsable de la desintegración
beta de los neutrones, los neutrinos son sensibles únicamente a
este tipo de interacción. Su intensidad es menor que la de la
fuerza electromagnética y su alcance es aún menor que el de la
interacción nuclear fuerte.
La Fuerza Nuclear Fuerte
 Para entender la fuerza nuclear fuerte, hay que
considerar los siguientes hechos:
– Los núcleos atómicos están hechos de protones y neutrones
– Los protones son cargas eléctricas positivas
– Los neutrones no tienen carga eléctrica
– Dentro del núcleo los protones sienten una fuerza de
electromagnetismo debido a que las cargas eléctricas iguales
se repelen.
Conservar unido el núcleo
La razón por la cual las cargas eléctricas dentro de un
núcleo atómico no salen volando es que existe la fuerza nuclear
fuerte que hace que los protones y los neutrones en el núcleo se
atraigan. La intensidad de esta fuerza es evidentemente mayor que
la fuerza electromagnética. Sin embargo, existe una gran diferencia
entre estas dos. La fuerza nuclear fuerte sólo puede actuar a
distancias muy cortas, mientras que la interacción electromagnética
tiene una distancia de acción infinita.
Si un núcleo atómico gana neutrones adicionales, por
ejemplo bombardeándolo con un haz de neutrones, el núcleo
cambia de forma y se hace más grande, pero llega un
momento en que la fuerza nuclear fuerte no tiene el alcance
suficiente para mantener al núcleo unido. Como resultado,
ocurre una fusión nuclear (núcleos atómicos se pueden unir
para formar un núcleo más pesado) generando mucha energía.
En la teoría cuántica de campos a cada tipo de
interacción le corresponde una familia de partículas portadoras
de la interacción. En el caso de la fuerza nuclear fuerte estas
partículas son los gluones.
La Fuerza Nuclear Débil
 Para entender la fuerza nuclear débil hay que saber los siguientes
hechos:
– Los núcleos atómicos están hechos de protones y neutrones.
– Los protones están constituidos por tres quarks
– Los neutrones están constituidos por tres quarks.
Conversión del protón en un neutrón
 La degradación del neutrón en protón y de los protones a
neutrones no puede explicarse mediante la fuerza nuclear fuerte.
Para entender mejor cómo un protón se convierte en un neutrón
conviene examinar los quarks que componen al protón y al
neutrón:
-Un protón está hecho de 2 quarks de tipo U y 1 quark de tipo D
-Un neutrón está hecho de 1 quark de tipo U y 2 quarks de tipo D.
Para cambiar un protón a un neutrón, basta con cambiar un quark
tipo U a uno tipo D.
Pues justamente esto es lo que ocurre en la naturaleza cuando entra
en acción la fuerza nuclear débil. Un quark tipo U cambia a uno
tipo D por medio de la interacción débil así:
Las otras dos partículas que salen son un anti-electrón y un
neutrino. Este mismo proceso es el responsable del
decaimiento radiactivo de algunos núcleos atómicos. Cuando
un neutrón se convierte en un protón en el decaimiento
radiactivo de un núcleo, aparece un electrón y un neutrino.
Este es el origen de la radiación beta.
Gracias