Testo
Immagina che la forza nucleare forte sparisca improvvisamente in tutto l’Universo. Cosa succederebbe ai nuclei della materia ordinaria che ci circonda? Considera in particolare che fine farebbero i protoni e i neutroni legati nei nuclei e quali effetti si osserverebbero in termini di luce e calore prodotti. Motiva la risposta con l’equilibrio delle forze dentro il nucleo.
Soluzione
Chi tiene insieme il nucleo. Dentro un nucleo convivono protoni (carichi positivi) e neutroni. I protoni si respingono per forza coulombiana, ma a distanze dell’ordine del femtometro la forza nucleare forte, attrattiva e intensa, prevale su questa repulsione e tiene compatto il nucleo. È un equilibrio: forte attrattiva contro Coulomb repulsiva.
Cosa succede se togliamo la forza forte. Senza forza forte, nulla contrasterebbe più la repulsione elettrica tra i protoni. Ogni nucleo con più di un protone si frammenterebbe istantaneamente: i protoni si allontanerebbero violentemente spinti dalla repulsione coulombiana. L’unica eccezione sarebbe l’idrogeno-1, il cui nucleo è un solo protone e quindi non ha nulla da tenere insieme.
Effetti su luce e calore. L’energia potenziale coulombiana immagazzinata in ogni nucleo verrebbe liberata tutta insieme sotto forma di energia cinetica dei frammenti. Su scala macroscopica la materia ordinaria si trasformerebbe in un plasma incandescente di protoni ed elettroni, con un enorme rilascio di energia: un intenso flash di raggi , luce e calore. I neutroni liberi, non più legati, decadrebbero poi per via debole.
Conseguenza chimica. Non esisterebbero più nuclei stabili con : la chimica come la conosciamo cesserebbe di esistere, perché atomi e molecole richiedono nuclei coesi.
Collegamenti
Argomenti: Fisica nucleare Competenze: Analisi di casi limite e fantafisica Oggetti: Nucleo atomico