¿Cómo se calcula fuerza nuclear fuerte y cual es su fórmula?

Despues de muchos dias que no entraba, llego y me encuentro con esto...

Dificil, muy dificil. Digamos que seria algo que podria explicar "a fondo" alguien como Stephen Hawking (que se murio...) o Sheldon Cooper (que existe solo en la ficcion...).

Vamos por partes:

"Fuerza fuerte", es la que mantiene unido al nucleo atomico. Tenemos en un espacio confinado y reducido, protones de igual carga, solo separados por neutrones: Una distancia infima, donde la repulsion electromagnetica, dada por la inversa del cuadrado de la distancia, toma valores enormes si uno se toma el trabajo de sacar el calculo. En una palabra... con la fisica de hace un siglo, incluso la cuantica, era imposible explicar "como podia mantenerse el nucleo unido"... y de ahi salio que debia existir ALGO llamado "Fuerza fuerte" que era mucho mas potente que la repulsion electromagnetica y lo mantenia como una sola pieza.

Pero ese concepto, tambien se cae hacia 1970/1980 con la comprobacion que los neutrones y protones no son particulas elementales... sino "agrupaciones de quarks". Y aca, si que la cosa se complica en serio, porque de ahi en adelante, aparecen muchas posibilidades y nadie termina de ponerse de acuerdo. La Teoria de Cuerdas y la Cromodinamica Cuantica, ofrecen "propuestas de solucion", pero no coinciden para nada una con otra, y nadie sabe todavia la razon.

Esa "Fuerza fuerte" estaria originada en particulas que llamamos "Gluones", que tienen un poder de atraccion enorme, suficiente para unir dos protones venciendo su carga electrica... pero que el alcance de esa fuerza no va mucho mas lejos de unos cuantos radios de proton.

Te enumero algunas posibilidades:

-Una, la mas "tradicional" podriamos decir, esta dada por una serie de ecuaciones que postulan que los protones y neutrones del nucleo no son estables y permanentes, sino que van "rotando": Un proton se vuelve neutron, y el neutro de al lado proton... y asi siguen. Eso emite unas particulas llamadas PIONES, que calculando su energia en base a la diferencia de masa, darian origen a lo que se llama "Fuerza fuerte Residual". No es un calculo tan complejo, pero no retengo "de memoria" esas ecuaciones. Habria que buscarlas en la WEB bajo ese nombre: "Fuerza Fuerte Residual", si te interesan. Son manejables para alguien con conocimientos matematicos digamos "avanzados pero normales".

-La cosa se complica con la Cromodinamica: Porque ahora se suman las cargas de los Quarks que forman protones y neutrones... y se llega a algo llamado "Carga Blanca": O sea que la suma individual de todas las cargas de color "daria color blanco"... o sea "Carga nula", con lo cual, la Fuerza Fuerte ya seria solamente "cuestion de acomodar a los quarks adecuados". Esto esta postulado, pero lejisimos de probarlo en forma de experimento en un laboratorio.

Y por esa via, llegamos a lo que se llama "Confinamiento de color", donde de nuevo, asociamos a los Quarks del nucleo, mas que a los protones y neutrones, y en este caso, si se puede calcular la ecuacion de la Fuerza Fuerte.

Para ese calculo se requiere el uso de una expresion que esta en terminos de ecuacion diferencial, con un termino de decaimiento cuadratico tal como la gravedad y el electromagnetismo, combinado con otro termino de decaimiento exponencial: que este ultimo seria el que justificaria el cortisimo alcance, ya que mas alla de algunos diametros de protones, el exponencial la hace caer casi a cero. Lo MALO... esa ecuacion esta dada en terminos de ALGEBRA DE LIE, otra forma de calculo matematico extremadamente complejo... de esas que ninguno de nosotros "a menos que seamos como Grigori Perelman", somos capaces de manejar. Son esas expresiones matematicas que hicieron que el mismo Brian Greene diga "Ni yo entiendo la matematica de mis propios desarrollos", ya que los Fisicos para eso, deben recurrir a Matematicos de muy alto nivel... mas alla de la matematica que tu o yo somos capaces de manejar, asi que lo siento: Hasta aca llegue.

Es bueno conocer nuestros propios limites, para no decir tonterias.

Menuda pregunta para el Foro. Pienso que te referís a la Superfuerza.

Seria interesante la intervención de Boris en el tema. Su autorizada opinion sin duda nos aclararía ampliamente este tema fundamental de la Física Nuclear.