Se puede decir según B. G. Levich, V. G. Levich, (2003) que la teoría de fuerzas nucleares tiene carácter semiempírico y se basa en toda una serie de hechos experimentales, desarrollados en los grandes aceleradores y colisionadores de partículas. El conjunto de los datos con que se cuenta ha permitido establecer las siguientes propiedades de la interacción nuclear:
1. Experimentos de dispersión de neutrones por protones ha mostrado que entre partículas nucleares separadas por distancias de 1 X 1013cm a 2 X 1013cm actúan fuerzas de atracción muy intensas. Estas fuerzas disminuyen muy rápidamente al aumentar la distancia y no se manifiestan de modo a apreciable a distancias mayores a 2 X 1013cm, la atracción probablemente se ve sustituida por una repulsión.
2. Las fuerzas nucleares no dependen de la carga de la partícula, es decir, las fuerzas nucleares que actúan entre dos protones, entre un neutrón y un protón y entre dos neutrones son iguales entre sí.
La identidad de neutrones y protones en las interacciones nucleares indica que existe una profunda simetría entre estas partículas.
Por ello según el punto de vista contemporáneo, el protón y el neutrón deben de considerarse como estados de carga distintos de una misma partícula, el nucleón.
Un nucleón tiene espín ½, y en un estado de carga dado obedece el principio de exclusión de Pauli. La interacción nuclear entre nucleones ha recibido el nombre de interacción nuclear fuerte.
3. El nucleón puede hallarse en dos estados de carga distintos, el protónico y el neutrónico, entre los que son posibles transiciones.
En los núcleos atómicos, donde existe una interacción nuclear entre partículas, se producen transformaciones recíprocas de neutrones y protones.
4. La existencia de carga en los protones trae consigo dos consecuencias:
a. Los estados de protón y neutrón son estados distintos de un nucleón.
b. Entre dos protones, además de la interacción nuclear actúan las fuerzas de repulsión de Coulomb. Estas fuerzas cobran importancia fundamental en los núcleos pesados y determinan su inestabilidad.
5. La interacción nuclear depende no sólo de la distancia, si no también de la interacción mutua de los spines respecto del eje que une ambos nucleones.
6. La interacción nuclear tiene carácter de intercambio. Basada en la estabilidad de los núcleos. Esto significa que las fuerzas nucleares tienen la propiedad de saturarse. Esto decir que dos partículas ligadas por la interacción de intercambio por ejemplo dos electrones con spin antiparalelos, no pueden interactuar con una tercera partícula. Pp. 296-297.
De la hipótesis de que el protón y el neutrón son dos estados de la misma partícula y del carácter de intercambio de la interacción nucleónica resulta la siguiente imagen intuitiva de las fuerzas nucleares: entre dos nucleones que se encuentran a distancias muy pequeñas se produce un intercambio virtual de cierta partícula que es la “portadora” de la interacción. La partícula responsable de la interacción nucleón-nucleón es el mesón π o pion.
Para diferenciar la interacción fuerte de la electromagnética se puede según Levich (2003) tomar como parámetro la constante (sin dimensiones) de interacción f2/ħc, llamada constante de acoplamiento, formada a partir de la carga de la partícula y de las constantes universales ħ y c .La interacción nuclear fuerte también se puede caracterizar por la constante de interacción f2/ħc. Sin embargo, precisamente en eso reside la diferencia fundamental con la interacción electromagnética, puesto que la cantidad f2/ħc es del orden de uno. De esta manera, el efecto de interacción nuclear fuerte es 100 veces mayor que el electromagnetismo. Con este hecho esta ligado el nombre “interacción nuclear fuerte”.
En el caso de la interacción nuclear fuerte. La probabilidad de emisión simultánea de un número grande de mesones es del mismo orden de magnitud que la probabilidad de emisión de un solo mesón.
Por este motivo cada nucleón debe considerarse como una partícula rodeada de una nube de mesones π virtual.
Que este modelo intuitivo es correcto se ve confirmado por los fenómenos de formación de múltiples mesones π en la colisiones de nucleones de alta energía.
Así, pues, el modelo de interacción piónica de los nucleones es mucho más complicado que el de interacción de cargas mediante fotones. La interacción entre dos nucleones incluye inevitablemente una multiplicidad de piones y su estudio debe basarse en la solución de un problema de muchos cuerpos. No se ha desarrollado aún una teoría cuantitativa lógicamente coherente de la interacción nuclear fuerte.
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