Scientia

Protonii, elemente constituente ale nucleului atomic, sunt particule cu sarcină pozitivă. Având aceeaşi sarcină, se resping reciproc. Ce face totuşi ca nucleul atomic să nu se dezintegreze? Ce ţine protonii laolaltă, deşi aparent ar trebui să se depărteze unul de altul? Aflaţi din acest articol ce forţă ţine nucleul atomic unit.

Ce forţă fundamentală este responsabilă pentru legăturile dintre nucleoni¹?

Protonul şi neutronul, componente ale nucleelor atomice, sunt particule cu masă proprie şi care, în consecinţă, sunt afectate de forţa gravitaţională; efectul este însă extrem de mic, dată fiind masa nucleonilor. Protonii sunt particule cu sarcină electrică pozitivă care, pentru că au aceeaşi sarcină, se resping reciproc în interiorul nucleului.  Cum protonii nu se expulzează reciproc în urma acestei interacţiunii electromagnetice, rezultă că trebuie să existe o forţă de atracţie mai puternică decât cea electromagnetică, care îi ţine împreună. Această forţă a fost denumită de fizicieni forţa tare.

Înainte de anii '70 ai secolului trecut, când quarcurile nu fuseseră încă descoperite, iar neutronii şi protonii erau consideraţi indivizibili, a fost necesară postularea existenţei unei forţe care să contrabalanseze efectele respingerii de natură electromagnetică între protoni pentru a ţine nucleonii (protonii şi neutronii) laolaltă în interiorul nucleului. Iniţial s-a crezut că este o forţă care acţionează pe distanţe foarte mici, între toate componentele elementare ale nucleului, pe atunci crezute a fi protonii şi neutronii.  A fost numită forţa tare.

Ce este energia nucleară de legătură?

Dacă se calculează în mod separat masa protonilor şi a neutronilor unui nucleu atomic, se constată că masa nucleului atomic este inferioară sumei maselor constituenţilor acestuia. Diferenţa dintre suma maselor individuale ale nucleonilor constituenţi şi masa nucleului atomic multiplicată cu pătratul vitezei luminii, ΔE=Δm*c², (conform formulei de echivalenţă masă-energie a lui Albert Einstein), reprezintă chiar valoarea energiei nucleare de legătură şi este chiar energia necesară înfrângerii atracţiei dintre protonii şi neutronii din componenţa nucleului atomic.

Cu cât nucleul este mai stabil, cu atât această energie de legătură are o valoare mai mare. În procesul de naştere a unui nucleu atomic stabil este eliberată o cantitate de energie care este egală cu valoarea acestei energii de legătură, exact lucrul mecanic ce trebuie efectuat din exterior dacă se doreşte desfacerea nucleului atomic.

_
1. nucleon - denumire generică dată protonilor şi neutronilor

Pentru o imagine completă a Modelului Standard, citiţi şi articolul "Particulele elementare" !

________
Bibliografie:
http://en.wikipedia.org
http://commons.wikimedia.org