Az erős, gyenge, gravitációs és elektromágneses erőként ismert négy természetes erő közül találóan megnevezett erős erő dominál a másik három felett, és az atommag megtartása a feladata együtt. A hatótávolsága azonban nagyon kicsi - körülbelül egy közepes méretű átmérőjű. Elképesztő, ha az erős erő nagy távolságokon működne, akkor az ismerős világban minden - a tavak, a hegyek és az élőlények - egyetlen nagy épület nagyságú darabbá zúzódna össze.
Atommag és az erős erő
Az univerzum minden atomja egy magból áll, amelyet egy vagy több elektron felhő vesz körül. A mag viszont egy vagy több protont tartalmaz; a hidrogént mentő összes atomnak van neutronja is. Az erős erő hatására a protonok és a neutronok vonzzák egymást, így együtt maradnak a magban; azonban nem vonzzák a szomszédos atomok protonjait és neutronjait, mert az erős erőnek alig van hatása a magon kívül.
Az erős és elektromágneses erők
A protonok pozitív elektromos töltéssel rendelkező részecskék. Mivel mint a töltések taszítják, úgy a protonok is taszító erőt tapasztalnak, amikor közelednek egymáshoz, és az erő gyorsan közeledve közeledik. Az taszítást előidéző elektromágneses erő nagy távolságokon hat, így hacsak más erő nem hat a protonokra, nem érintik egymást. A neutronoknak viszont nincs töltésük; szabad neutronok akadálytalanul mozognak. Amikor a protonok és a neutronok milliméter körülbelül billiómilliárd részén belülre esnek, az erős erő átveszi, és a részecskék összetapadnak.
Részecske pingpong
A négy alapvető erőt irányító modern elmélet azt javasolja, hogy ezek apró részecskék oda-vissza cseréjének termékei lennének, akárcsak egy ping-pong játékban. Ebben a játékban a Heisenberg-bizonytalansági elv határozza meg a szabályokat - nehéz részecskék mozoghatnak rövid távolságok között, míg a könnyű részecskék nagy távolságokat. Elektromágnesesség esetén a részecskék fotonok, amelyeknek nincs tömegük; az elektromágneses erő végtelen távolságig terjed. A pionoknak nevezett nagyon nehéz részecskék közvetítik az erős erőt, így hatótávolsága rendkívül rövid.
Nukleáris fúzió
A gravitáció összetartja a napot és más csillagokat; a hatalmas hidrogén- és héliumgáz óriási nyomást eredményez a magban, protonokat és neutronokat kényszerítve egymásra. Amikor közel kerülnek, az erős erő játékba lép, és összetartanak, energiát szabadítanak fel a folyamat során, és a hidrogént héliummá alakítják. A tudósok ezt fúziós reakciónak hívják, és 10 milliószor annyi energiát termel, mint a kémiai reakciók, például a szén vagy a benzin elégetése.
Neutroncsillagok
A neutroncsillag a csillag élete végén bekövetkező robbanás maradványa. Ez egy rendkívül sűrű tárgy, amely egy csillag tömegéből Manhattan méretű területre van összenyomva. A neutroncsillagban az erős erő dominál, mert a robbanás az összes protont és neutront együtt kényszerítette. A csillagnak nincsenek atomjai; nagy részecskegömbbé vált. Mivel az atomok többnyire üres helyek, és a neutroncsillag összes terét kiszorítják, sűrűsége óriási. Egy teáskanálnyi neutroncsillag tömege 10 millió tonna lenne. Mivel a Föld atomokból áll, ha az erős erő valahogy hirtelen nagy távolságokra hat, az összes proton és a neutronok összetapadnak, így egy pár száz méter átmérőjű gömb keletkezik, és az összes Földé lesz eredeti tömeg.