Зашто је јака нуклеарна сила само на малом растојању?

Од четири природне силе, познате као јаке, слабе, гравитационе и електромагнетне силе, тачно именована јака сила доминира над остале три и има задатак да задржи атомско језгро заједно. Његов домет је, међутим, врло мали - око пречника језгра средње величине. Невероватно, ако би јака сила деловала на велике даљине, све у познатом свету - језера, планине и жива бића - било би смрвљено у грумен величине једне велике зграде.

Атомски нуклеус и јака сила

Сваки атом у свемиру састоји се од језгра окруженог облаком једног или више електрона. Језгро заузврат садржи један или више протона; сви атоми који штеде водоник имају и неутроне. Снажна сила узрокује да се протони и неутрони привлаче, тако да остају заједно у језгру; међутим, они не привлаче протоне и неутроне суседних атома, јер јака сила има мало ефекта изван језгра.

Јаке и електромагнетне силе

Протони су честице са позитивним електричним набојем. Јер попут набоја који се одбијају, протони доживљавају одбојну силу док се приближавају, а сила се брзо повећава како се приближавају. Електромагнетна сила која производи одбојност делује на велике удаљености, па уколико нека друга сила не делује на протоне, они се не додирују. Неутрони, с друге стране, немају пуњење; слободни неутрони се несметано крећу. Међутим, када протони и неутрони уђу у оквир око једне билијунтине милиметра, јака сила преузима и честице се држе заједно.

Пинг понг за честице

Савремена теорија која регулише четири основне силе сугерише да су оне производ размене ситних честица уназад и назад, баш као у игри пинг-понга. У овој игри Хеисенбергов принцип несигурности поставља правила - тешке честице могу да се крећу између кратких раздаљина, док лаке честице достижу велике раздаљине. У случају електромагнетизма, честице су фотони који немају масу; електромагнетна сила се протеже до бесконачне удаљености. Веома тешке честице зване пиони посредују у снажној сили, па је њихов домет изузетно кратак.

Нуклеарна фузија

Гравитација држи сунце и друге звезде на окупу; огромна маса водоника и гаса хелијума ствара гигантске притиске у језгру, присиљавајући протоне и неутроне заједно. Када се приближе, јака сила ступа у игру и они се држе заједно, ослобађајући у том процесу енергију и трансформишући водоник у хелијум. Научници ово називају реакцијом фузије и она производи 10 милиона пута више енергије од хемијских реакција попут сагоревања угља или бензина.

Неутрон Старс

Неутронска звезда је остатак експлозије која се догоди на крају живота звезде. Ради се о ултра густом објекту, који се састоји од масе звезде компресоване у подручје величине Менхетна. У неутронској звезди доминира јака сила јер је експлозија присилила све протоне и неутроне да буду заједно. Звезда нема атоме; постала је велика кугла честица. Будући да су атоми углавном празан простор, а неутронска звезда има сав истиснути простор, њена густина је огромна. Кашичица материје неутронске звезде била би тешка 10 милиона тона. Будући да је Земља направљена од атома, ако је јака сила некако изненада деловала на великим даљинама, сви протони и неутрони би се скупили, што би резултирало сфером у пречнику неколико стотина метара и имала би сву Земљину оригинална маса.

  • Објави
instagram viewer