Av de fire naturlige kreftene, kjent som de sterke, svake, tyngdekraften og elektromagnetiske kreftene, passende navngitt sterk styrke dominerer over de andre tre og har jobben med å holde atomkjernen sammen. Dens rekkevidde er imidlertid veldig liten - omtrent diameteren til en mellomstor kjerne. Utrolig nok, hvis den sterke styrken arbeidet over lange avstander, ville alt i den kjente verdenen - innsjøer, fjell og levende ting - bli knust til en klump på størrelse med en enkelt stor bygning.
Atomic Nucleus and the Strong Force
Hvert atom i universet består av en kjerne omgitt av en sky av en eller flere elektroner. Kjernen inneholder igjen ett eller flere protoner; alle atomer sparer hydrogen har også nøytroner. Den sterke kraften får protoner og nøytroner til å tiltrekke seg hverandre slik at de holder seg sammen i kjernen; de tiltrekker seg imidlertid ikke protonene og nøytronene til nærliggende atomer fordi den sterke kraften har liten effekt utenfor kjernen.
De sterke og elektromagnetiske styrkene
Protoner er partikler med en positiv elektrisk ladning. Fordi som ladninger frastøter, opplever protoner en frastøtende kraft når de nærmer seg hverandre, og kraften øker raskt når de kommer nærmere. Den elektromagnetiske kraften som produserer frastøt, virker over store avstander, så med mindre noen annen kraft virker på protonene, berører de ikke hverandre. Neutroner, derimot, har ingen kostnad; frie nøytroner beveger seg uhindret. Når protoner og nøytroner kommer innen omtrent en billiontedel av en millimeter, tar imidlertid den sterke kraften over og partiklene holder sammen.
Partikkel-bordtennis
Den moderne teorien som styrer de fire grunnleggende kreftene, foreslår at de er et produkt av frem og tilbake utveksling av små partikler, omtrent som i et spill med bordtennis. I dette spillet setter Heisenberg Usikkerhetsprinsipp reglene - tunge partikler kan bevege seg mellom korte avstander, mens lette partikler når lange avstander. I tilfelle elektromagnetisme er partiklene fotoner som ikke har masse; den elektromagnetiske kraften strekker seg til en uendelig avstand. Svært tunge partikler som kalles pioner, formidler imidlertid den sterke kraften, så rekkevidden er ekstremt kort.
Kjernefysisk fusjon
Tyngdekraften holder solen og andre stjerner sammen; den enorme massen av hydrogen og heliumgass produserer gigantiske trykk i kjernen, og tvinger protoner og nøytroner sammen. Når de kommer nær, kommer den sterke kraften til spill, og de holder sammen, frigjør energi i prosessen og transformerer hydrogen til helium. Forskere kaller dette en fusjonsreaksjon, og den produserer 10 millioner ganger så mye energi som kjemiske reaksjoner som å brenne kull eller bensin.
Neutronstjerner
En nøytronstjerne er resten av en eksplosjon som oppstår på slutten av stjernens liv. Det er et ultratett objekt som består av en stjernemasse komprimert til et område på størrelse med Manhattan. I nøytronstjernen dominerer den sterke kraften fordi eksplosjonen har tvunget alle protonene og nøytronene sammen. Stjernen har ingen atomer; det har blitt en stor ball med partikler. Fordi atomer for det meste er tomme rom, og nøytronstjernen har all plassen presset ut, er dens tetthet enorm. En teskje med nøytronstjernemateriale ville veie 10 millioner tonn. Fordi jorden er laget av atomer, hvis den sterke kraften på en eller annen måte plutselig handlet på lange avstander, alle protonene og nøytroner klumper seg sammen, noe som resulterer i en kule med et par hundre meter i diameter og har alle jordens originalmesse.