Interacciones del núcleo atómico

En la teoría cuántica de la materia (mecánica cuántica) se considera que todas las interacciones se verifican a través de las llamadas partículas intermediarias, que son las que portan la interacción del campo, es decir, las que transmiten la fuerza. Según la teoría aceptada en la actualidad, junto a las interacciones gravitacionales y electromagnéticas cabe considerar las llamadas fuerzas o interacciones fuerte y débil.

Las interacciones fuertes son las más intensas de todas ellas y son la base de la explicación de la estructura del núcleo atómico. Su alcance, o sea, su radio de acción, abarca una distancia semejante a la del tamaño de los núcleos atómicos. Este hecho permite justificar que la interacción fuerte no juegue un papel importante en los fenómenos relacionados con la física macroscópica ni en el estudio de la estructura de los átomos.

En cuanto a la intensidad, la segunda interacción o fuerza fundamental es la electromagnética, que es unas 100 veces menos intensa que la fuerte. Sabemos que la fuerza electrostática que actúa entre dos partículas cargadas decrece según la ley de la inversa del cuadrado de la distancia, es decir, decimos que el alcance de la interacción electromagnética es infinita.

Esta interacción, que constituye la base de la biología y la química, es la responsable de que los electrones estén unidos a los núcleos para formar los átomos, y que a su vez éstos se unan entre si para hacer posible la existencia de las moléculas.

La tercera fuerza o interacción fundamental es la llamada fuerza débil, cuya intensidad es del orden de una cienmilésima parte de la fuerte y cuyo alcance es aún menor que el de ésta. Es responsable, por ejemplo, de la desintegración beta de los núcleos atómicos.

Finalmente, llegamos a la interacción gravitatoria, cuya intensidad es 10³⁹ veces menor que la interacción fuerte. Es atractiva y su alcance es infinito, jugando un papel fundamental en la física macroscópica (como, por ej. las leyes del movimiento de los cuerpos celestes, etc).

Teniendo en cuenta que la interacción fuerte es de corto alcance, la partícula intermediaria correspondiente debe tener en el caso de la interacción fuerte una masa unas doscientas veces mayor que la del electrón, lo que condujo al descubrimiento de los mesones. Tanto los mesones como los fotones (que son los portadores de la interacción electrostática, no tienen masa y son asimismo los constituyentes de la radiación electromagnética) son intercambiados continuamente por las partículas del núcleo.

Esto nos ofrece una imagen de un núcleo en el que los protones y neutrones son relativamente invariables, mientras que se produce de un modo constante con una intensa actividad de intercambio de fotones y mesones.