Che cosa impedisce all’interazione nucleare forte di raggiungere il suo scopo e di ‘fondere’, ad esempio, i quark con cui interagisce? Grazie!

Il motivo principale per cui i quark non si fondono tra loro per effetto dell’interazione nucleare forte è lo stesso per cui gli elettroni di un atomo non cadono nel nucleo attirati dalla forza elettrostatica che c’è tra corpi carichi di segno opposto: la natura ondulatoria della materia. Quando si analizza la meccanica di un oggetto atomico o subatomico non si può più considerare la Meccanica formulata da Newton, ma è necessario considerare i principi della Meccanica Quantistica.

In base alle analisi fatte mediante questa Meccanica, corroborate sperimentalmente ormai da quasi un secolo, in corrispondenza di ogni forza attrattiva esistono degli stati particolari, chiamati stati stazionari, ciascuno corrispondente ad un preciso valore dell’energia meccanica. Il moto quantistico di un corpo consiste, in parole povere, nel saltare da uno stato stazionario all’altro in base all’energia meccanica che possiede, che riceve o che perde. La cosa interessante è che per qualunque forza nota esiste sempre uno stato fondamentale: cioè uno stato stazionario ad energia più bassa di tutti gli altri, il cui valore è finito e che rappresenta sempre e comunque una condizione per cui i corpi attraentesi restano mediamente ad una distanza ben diversa da zero. Per cui qualunque forza attrattiva non può mai produrre la fusione di particelle elementari tra loro. Al massimo può produrre la fusione di oggetti composti da particelle elementari (come i protoni e i neutroni, che sono composti da quarks o come i nuclei atomici che sono composti da protoni e neutroni).

A queste considerazioni generali va aggiunto il fatto che la forza nucleare forte tra quarks ha una caratteristica peculiare: si rafforza a grande distanza e si indebolisce (fino a quasi annullarsi) a piccole distanze. Si può pensare ad un terzetto di quarks come a tre biglie collegate tra loro da delle catenelle leggerissime ma molto resistenti: se la distanza tra le biglie è sufficiente a tendere le catenelle allora il moto delle biglie mutualmente dipendente (figura A), se la distanza è molto più piccola della lunghezza delle catenelle allora le biglie si muovono come se fossero completamente libere (figura B). Per cui quando i quarks si avvicinano molto in realtà smettono di interagire.