Força Nuclear Forte

A força nuclear forte é uma das forças fundamentais da Natureza – sendo estas, forças não redutíveis a qualquer outra e que regulam o modo como a matéria interage entre si-, representada pelo contato entre os quarks e glúons. Sendo que, inicialmente era considerada originária pelas interações entre os prótons e os nêutrons por acreditar que esses eram indivisíveis. Crença derrubada pela teoria das partículas quânticas.

Seu raio de alcance é de 10- 13 centímetros. Apesar de muito pequeno, é bem expressivo no mundo quântico. Numa rápida comparação, é um milhão de vezes mais forte que a força eletromagnética (das reações químicas) e 10 duodecilhões (1040) de vezes mais forte que a gravidade!

Entretanto, para o entendimento mais profundo de força nuclear forte, alguns conceitos devem ser apresentados:

Quarks

Os quarks são uma das partículas fundamentais do Universo (a outra partícula fundamental são os léptons – constituintes dos elétrons) e se caracterizam por estarem no núcleo atômico. Mais precisamente nos prótons e nos nêutrons: uma vez que os prótons e os nêutrons são nada mais que uniões de quarks de determinadas cargas e massas.

Basicamente, são classificados 6 tipos de quarks (nomeados em flavors – sabores, em inglês). Mas apenas dois realmente nos interessam: dado a sua importância na formação das partículas subatômicas. São eles: quarks Up e Down.

Os quarks Up possuem carga positiva, e os Down negativa. Para a formação de um próton necessita-se de dois quarks Up e um Down; para um nêutron, 2 quarks Down e um Up.

Ilustração: Observatório Nacional

Tipo de Quark (Flavor) Carga Massa "Nú"
Quarks Leves u +2/3 4,2
d -1/3 7,5

Observe que os quarks Up possuem carga positiva e os Down carga negativa, por isso que os nêutrons não apresentam carga: já que os sinais dos quarks se anulam.

As massas dos quarks são extremamente pequenas, e, no quadro comparativo apresentam valores 4,2 e 7,5 MeV (para os Up e Down). Sendo essa unidade MeV de energia (muito comum para medida de massas quânticas, uma vez que está subtendido a divisão por c²), basta transformá-la para alguma unidade do SI (como o Joule) e dividi-la por c² (da fórmula E = mc²). O resultado será a massa em Kg dos quarks.

Efetuando-se o cálculo, chega-se a conclusão que um quark Up possui massa igual a 7,14.10-33Kg, e um Down 1,33.10-32Kg. Ou seja, sendo a massa de um elétron igual a 9,1.10-31Kg, o quark Up é cerca de 128 vezes mais leve.

Glúons

Os glúons, mais uma espécie de partículas fundamentais – mas desprovidos de massa ou carga elétrica-, são os mediadores das interações entre os quarks, funcionando como uma “cola” (glue – em inglês) que os mantêm unidos. Portanto, são os glúons que “seguram” os quarks Up e Down de modo a constituir os prótons e os nêutrons. Dessa interação glúon-quark é originada a força nuclear forte – que tem como papel fundamental manter os quarks juntos uns aos outros, bem como os nêutrons e prótons no núcleo atômico.

O tempo de vida dos glúons, (assim como dos prótons, nêutrons e quarks) é infinito.

Fontes:
http://www.on.br/site_edu_dist_2006/pdf/modulo4/leptons_e_quarks.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Quark (acesso em 27/03/2010)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Interação_forte (acesso em 27/03/2010)
http://www.knoow.net/cienciasexactas/fisica/forca_nuclear_forte.htm (acesso em 27/03/2010)

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