Question

Se os prontons possuem cargas elétricas positivas, porque permanecem unidos no núdeo atômico?

Answer 1

Resposta: Nesta pergunta, estamos considerando duas forças fundamentais da natureza responsáveis por interações entre partículas:

• Força eletromagnética que descreve a interação entre cargas elétricas e que, no caso da interação entre prótons no núcleo atômico, se apresenta como força repulsiva.
• Alguma outra força responsável pela interação entre prótons no núcleo, forte o suficiente para compensar a força eletromagnética repulsiva.

Essa outra força é a força nuclear forte. A força forte descreve interações entre quarks, que são partículas fundamentais segundo o Modelo Padrão de Física de Partículas (atualmente, a teoria física mais fundamental comprovada experimentalmente). Por sua vez, os prótons são composto de 3 quarks. Quarks de prótons diferentes têm uma interação resultante atrativa mantendo os prótons unidos.

É importante dizer que a força forte decai muito rapidamente à medida que a distância entre os quarks aumenta, de forma que a força que une os prótons é uma parte residual da força forte. Mesmo sendo uma parte residual, ela é suficiente pra superar a força eletromagnética. Pelo mesmo motivo, existe um limite para o número de prótons e neutron para que um núcleo fique completamente estável. Após esse limite, o núcleo fica grande o suficiente para que a força residual não seja mais capaz de mantê-lo estável. Normalmente, átomos com tais núcleos são sensíveis a decaimentos radioativos e a meia-vida diminui muito à medida que o número de prótons e neutrons aumenta.

Answer 2

Os prótons permanecem unidos no núcleo atômico por causa da existência da força nuclear.

Força elétrica

A força elétrica é uma força que surge entre cargas elétricas. Ela é uma força de repulsão se estas cargas são de mesmo sinal.

Força nuclear

A força nuclear é uma força de atração que surge entre prótons que estão a uma distância menor ou igual a $10^{-15} m$.

Esta força nuclear é uma força maior que a força elétrica, é por isto que os prótons em um núcleo atômico sentem uma força de atração maior que a força de repulsão da força elétrica e, por este motivo, permanecem unidos.

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