¿Por qué no se rompen los núcleos de los átomos si contienen protones que se repelen fuertemente?
Es razonable suponer que la estabilidad observada en los núcleos es debida a la presencia de los neutrones, y se admite que entre las partículas nucleares existen fuerzas de atracción distintas de las electrostáticas, que son independientes de su posible carga. Estas fuerzas son las denominadas fuerzas nucleares, que mantienen unidos en el núcleo atómico a los protones y los neutrones, venciendo la repulsión electrostática entre los protones. Es evidente que estas fuerzas deben de ser muy intensas, ya que las fuerzas de repulsión eléctrica también lo son.
Propiedades de las fuerzas nucleares
Las fuerzas nucleares (actualmente denominadas interacción fuerte) poseen las siguientes
propiedades:
• Son de atracción y unas cien veces más intensas que las electromagnéticas. Sin embargo, para distancias menores que el tamaño de los protones y neutrones son repulsivas.
• Tienen un alcance muy corto y son prácticamente inexistentes a distancias mayores de 10–15m.
• Son saturadas, es decir, cada nucleón interacciona solo con un número determinado de otros nucleones y no con todos los existentes en el núcleo.
Hideki Yukawa
En 1935, el físico japonés Hideki Yukawa propuso que las fuerzas nucleares entre dos protones, entre un protón y un neutrón o entre dos neutrones se deben a un intercambio continuo de mesones, unas partículas con una masa aproximadamente doscientas veces mayor que la masa del electrón.
La hipótesis de Yukawa se confirmó con el descubrimiento de los mesones. Posteriormente se ha comprobado que no todos los mesones transmiten fuerzas, sino solo un tipo de mesón denominado pión (π), descubierto en 1947.
La posterior aceptación de la teoría de los quarks como partículas constituyentes de los protones y neutrones ha modificado esta concepción de la interacción fuerte. Una nueva teoría denominada cromodinámica cuántica que forma parte del denominado modelo estándar de partículas, supone que son una nuevas partículas denominadas gluones las últimas responsables de la interacción fuerte o fuerzas nucleares.