Усередині кожного атома є крихітне ядро. Воно займає лише мізерну частину його об’єму, але саме в ньому зосереджено понад 99,9% усієї маси атома.
Та тут виникає справжня загадка. Усередині ядра кілька, а іноді й понад сотня позитивно заряджених протонів які притиснуті один до одного. За законами електрики вони мали б із величезною силою відштовхуватися й миттєво розлетітися. Але цього не відбувається. Чому?
Відповідь полягає в існуванні фундаментальної сили природи — сильної ядерної взаємодії. Це найпотужніша з чотирьох фундаментальних взаємодій. На відстанях, менших за розмір атомного ядра, вона настільки сильна, що легко переважає електричне відштовхування між протонами й утримує ядро разом.
Як відомо, протони та нейтрони складаються з менших частинок — кварків.
Саме кварки безпосередньо зв’язує сильна взаємодія. Вона проявляється через особливе глюонне поле, яке можна уявити як невидимий клей, що безперервно утримує кварки разом. Переносниками цієї взаємодії є елементарні частинки — глюони. Постійно обмінюючись ними, кварки залишаються міцно зв’язаними між собою. А вже залишкова дія цієї самої взаємодії утримує разом протони й нейтрони всередині атомного ядра.
Якщо взяти два магніти й віддаляти їх один від одного, сила між ними поступово слабшатиме. Так само поводиться й гравітація. Але з кварками все навпаки. Що сильніше ви намагаєтеся їх розтягнути, то сильніше вони прагнуть повернутися назад. Це схоже на надзвичайно тугу гумову стрічку: що більше її натягуєш, то сильніше вона скорочується.
Саме тому за всю історію науки ніхто жодного разу не спостерігав окремий вільний кварк.
Якщо вкласти достатньо енергії, і розірвати цей зв’язок, накопичена енергія призведе до народження нової пари кварків. У результаті замість одного «розірваного» об’єкта виникають дві нові частинки, у кожній з яких кварки знову залишаються зв’язаними. Фізики називають це явище конфайнментом, тобто «утриманням».
Сильна взаємодія діє лише на надзвичайно малих відстанях — приблизно таких, як розмір атомного ядра. Уже трохи далі вона майже повністю зникає. Саме тому окремі атоми не злипаються між собою, хоча всередині кожного ядра ця сила є неймовірно потужною.
Саме сильна взаємодія дозволяє існувати протонам, нейтронам і атомним ядрам. А без атомних ядер не було б жодного хімічного елемента, жодної молекули, жодної планети й, зрештою, нас із вами.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Наш Всесвіт“.