Apa itu Gaya Nuklir Kuat?

Gaya nuklir kuat, juga dikenal sebagai interaksi kuat, adalah gaya terkuat di alam semesta, 1038 kali lebih kuat dari gravitasi dan 100 kali lebih kuat dari gaya elektromagnetik. Satu-satunya tangkapan adalah bahwa ia hanya beroperasi pada skala panjang inti atom, dengan cepat turun untuk jarak yang lebih jauh.
Gaya nuklir kuat adalah apa yang dibebaskan selama reaksi nuklir, seperti yang terjadi di Matahari, pembangkit listrik tenaga nuklir, dan bom nuklir. Gaya kuat dijelaskan oleh hukum kromodinamika kuantum, bagian dari Model Standar fisika partikel, yang dikembangkan pada 1970-an. Penghargaan Nobel dalam Fisika 2004 diberikan kepada David Politzer, Frank Wilczek dan David Gross.

Gaya kuat sebenarnya tidak terjadi secara langsung antara proton dan neutron di dalam nukleus, tetapi pada quark-quark yang lebih kecil yang menyusunnya. Gaya dimediasi oleh partikel fundamental yang disebut gluon, dinamai berdasarkan cara mereka merekatkan quark. Setiap proton atau neutron terdiri dari tiga quark. Gaya antar-nukleon yang menahan inti bersama-sama dikenal sebagai gaya nuklir atau gaya sisa kuat, karena itu hanya efek tingkat kedua dari gaya kuat yang sebenarnya, yang menyatukan quark penyusunnya.

Gaya kuat memiliki sifat yang disebut kebebasan asimtotik, artinya semakin dekat quark, gaya berkurang kekuatannya, mendekati nol secara asimtotik. Sebaliknya, saat quark semakin jauh, gaya semakin kuat. Kegagalan untuk menemukan quark bebas telah diartikan bahwa tidak ada fenomena di alam semesta, kecuali mungkin lubang hitam, yang mampu memisahkan quark satu sama lain.

Teori gaya kuat muncul dari pengamatan pada 1950-an, di mana berbagai partikel fundamental yang berbeda yang disebut “kebun binatang partikel” diamati di ruang gelembung. Spektrum partikel ini menuntut penjelasan untuk sifat-sifatnya berdasarkan teori elegan dari konstituen yang mendasarinya. Teori elektrodinamika kuantum (QED) disampaikan, memberikan teori ilmiah kuantitatif paling tepat yang diketahui. Namun, adalah fakta yang terkenal bahwa QED tidak lengkap, karena tidak kompatibel dengan teori gravitasi, relativitas umum terbaik saat ini. Fisikawan terus mencari penyatuan matematis QED dan relativitas umum.

Dihipotesiskan bahwa mungkin ada bintang quark, varian bintang neutron dengan kepadatan sangat tinggi dengan tekanan gravitasi sedemikian rupa sehingga neutron individu tidak dapat dibedakan, dan semua quark digabungkan menjadi sesuatu yang menyerupai satu neutron raksasa, disatukan secara eksklusif oleh gaya kuat dan gravitasi. Keberadaan bintang quark belum dikonfirmasi secara pasti.