Testo
Due protoni vicini all’interno di un nucleo si respingono per repulsione coulombiana, eppure il nucleo resta legato e non si disgrega. Spiega, senza usare formule, da dove viene la forza che tiene insieme i protoni e i neutroni, e perché questa forza agisce solo a corto raggio.
Soluzione
La forza responsabile è l’interazione nucleare forte. È una forza attrattiva che agisce fra tutti i nucleoni — sia protoni che neutroni — indipendentemente dalla carica elettrica. Alle distanze tipiche all’interno di un nucleo (dell’ordine del femtometro) essa è circa 100 volte più intensa della repulsione coulombiana fra i protoni: per questo vince la repulsione elettrica e tiene compatto il nucleo.
La caratteristica decisiva è il cortissimo raggio d’azione: la forza forte è praticamente nulla oltre circa . Ogni nucleone, quindi, sente l’attrazione solo dei vicini immediati, non di tutti gli altri nucleoni del nucleo. Questa proprietà si chiama saturazione: aumentando il numero di nucleoni, l’energia di legame per nucleone non cresce indefinitamente.
La saturazione spiega anche perché non esistono nuclei stabili arbitrariamente grandi: la forza forte lega solo i vicini, mentre la repulsione coulombiana agisce fra tutti i protoni e cresce con le dimensioni. Oltre una certa taglia la repulsione prevale e il nucleo diventa instabile.
Collegamenti
Argomenti: Fisica nucleare Oggetti: Nucleo atomico