Jaka nuklearna sila

Jaka nuklearna sila, jaka sila ili jako međudjelovanje je temeljno međudjelovanje (fundamentalna interakcija) kvarkova i gluona koje drži na okupu kvarkove u nukleonu (protoni i neutroni) i "preostala" (rezidualna) jaka sila, prenošena mezonima, koja drži na okupu nukleone u atomskoj jezgri (fizika elementarnih čestica). Naime, temeljne sile podvrgnute su takozvanom baždarnomu načelu, to jest određene su lokalnom simetrijom. Gluoni su baždarni bozoni kvantne kromodinamike. Tri naboja, nazvana bojom, izvor su za osam gluona. Budući da i sami gluoni imaju naboj boje, to upućuje na njihovu samointerakciju (samodjelovanje), koja kvantnu kromodinamiku čini složenijom od elektrodinamike (elektromagnetska sila ne djeluje na fotone i fotoni ne djeluju međusobno). Svojstvo asimptotske slobode, to jest smanjivanje jakosti međudjelovanja na malim udaljenostima prema nuli omogućuje primjenu računa smetnje kao u elektrodinamici.^[1]

Jaka nuklearna sila je najmoćnija sila u prirodi. Jača je od elektromagnetske i zbog nje se protoni drže zajedno u jezgrama atoma. Djeluje samo na vrlo malim udaljenostima. Kod teških atoma jezgra se raspada jer je elektromagnetska sila koja razdvaja čestice istog naboja ukupan zbroj sila svih prisutnih protona i nadjačava rezidualnu jaku nuklearnu silu koja djeluje samo na susjedne čestice (protone ili neutrone) i drži ih skupa. Neutroni su ovdje samo posrednici koji onemogućavaju direktan dodir između protona. Ako su dva nukleona udaljena više od 2 x 10^-15 metara, među njima više ne djeluje jaka sila. Ona se pojačava ulaskom preko graničnog praga sile, a najjača je pri udaljenosti 10^-15 metara. Naš znanstvenik Ruđer Bošković prvi je grafički prikazao djelovanje jake sile ovisno o udaljenostima, nevjerojatno je da se njegov graf u potpunosti poklapa s današnjim saznanjima.

Međutim, ako se nukleoni približe preko granice gdje je sila najjača, onda će ona početi slabiti da bi kod točke od oko 0,5 x 10^-15 m postala odbojna. Jaka sila puno je snažnija od električne sile. Pri 10^-15 m jača je oko 100 puta. Za usporedbu osnovnih fundamentalnih sila uzmimo da je jakost jake sile 1. Pri tome bi jakost električne iznosila 10^-2 a gravitacijska 10^-40. Proces nuklearne fisije temelji se na propustima jake sile zbog slabljenja na kratkim udaljenostima, a on ljudima omogućuje dobivanje energije u nuklearnim elektranama ali i stvaranje razornih oružja poput atomske bombe.

1. ↑ jako međudjelovanje, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2020.