Dacă în articolele precedente am explorat în detaliu forţa electromagnetică şi cea nucleară tare, astăzi vom povesti despre forţa nucleară slabă.

Dacă am dori să recreăm Universul nostru de la zero, cum am face-o? Care îi sunt ingredientele şi care îi este reţeta? În cele şase articole precedente am călătorit, odată cu omenirea, de la credinţa din Grecia Antică în patru elemente fundamentale, unite de o reţetă misterioasă pentru a crea diversitatea din jurul nostru, până la anul de cotitură 1932, când a fost descoperit neutronul. Cu această descoperire, ultima bucăţică de puzzle al reţetei Universului a fost pusă la locul ei, iar imaginea despre Univers s-a completat. Ingredientele sale de bază erau aşadar doar trei: protoni, neutroni şi electroni. Iar reţeta după care acestea se combinau erau tot trei: forţa electromagnetică – care ţine moleculele în substanţe, atomii în molecule şi nucleele şi electronii în atomi; forţa nucleară tare – care ţine protonii şi neutronii în nuclee; forţa nucleară slabă – care permite atomilor să se schimbe dintr-un tip într-altul, exact ca în visul alchimiştilor din Antichitate.

Dacă atomii nu ar exista, nici noi nu am exista. Şi nu doar noi, ci nici planetele, stelele sau praful interstelar. Iar atomii nu ar exista dacă această diversitate de zeci de tipuri de nuclee nu ar exista.

Imediat după Big Bang au luat fiinţă doar cele mai uşoare tipuri de atomi: hidrogenul (cu nucleul format dintr-un proton), heliul (cu nucleul format din doi protoni şi doi neutroni) şi foarte mici cantităţi de litiu. Toate celelalte elemente chimice au fost create în stele.

Primele stele erau mari aglomerări de hidrogen şi heliu. Cu cât erau mai mari, cu atât era mai intensă gravitaţia în centrul norului gazos, şi cu atât mai mari presiunea şi temperatura. Dincolo de un anume punct, începeau să aibă loc reacţii termonucleare. Cu alte cuvinte, patru nuclee de hidrogen se transformau într-un nucleu de heliu. Era aşadar o reacţie nucleară, însă în urma ei era produsă energie, de unde termenul de termo. Această energie menţine steaua fierbinte, generând ca reacţia termonucleară să se autosusţină până când hidrogenul din stele se transformă aproape în totalitate în heliu. Tot această energie este emanată de stea sub formă de lumină. Cum aproape toată viaţa de pe Pământ îşi ia energia de la Soare, putem spune că la baza vieţii noastre sunt reacţiile termonucleare din Soare. Ceea ce ţine cei doi protoni şi doi neutroni din heliu împreună, luptând contra forţei electrice care vrea să explodeze nucleul (deoarece electric cei doi protoni se resping iar neutronii nu au o forţă electrică), este forţa nucleară tare, pentru care protonul şi neutronul sunt una şi aceeaşi particulă (denumită generic nucleon) şi oricare doi nucleoni se atrag, ba încă şi mai intens decât forţa electrică, de unde şi denumirea de forţa nucleară tare.

Dar… există și aici un dar. Dacă plecăm de la patru atomi de hidrogen şi ajungem la unul de heliu, înseamnă că plecăm de la patru protoni şi ajungem la doi protoni şi doi neutroni. Cum este posibil aceasta? Ei bine, tocmai aici intervine cea de-a treia forţa fundamentală a Universului, anume forţa nucleară slabă. Ea este cea care permite în anumite condiţii unui proton să se transforme într-un neutron, iar unui neutron să se transforme într-un proton. I se spune „nucleară”, căci schimbându-se structura nucleelor, se schimbă practic elementul chimic (ori acesta este exact visul celebru al alchimiştilor antici, vis pe care ştiinţa modernă l-a făcut realitate). I se spune „slabă” pentru că numai în anumite condiţii şi numai foarte rar are loc această transformare. Altfel, atomii s-ar schimba prea des între ei şi lumea ar fi prea instabilă. Dar, exact atunci când trebuie, apare forţa nucleară slabă şi permite stelelor să ardă, oferindu-ne nouă energia de care avem nevoie.

Şi mai este un aspect: interiorul Pământului este fierbinte (şi putem lua energie geotermală, de exemplu) pentru că în interiorul Pământului există anumiţi atomi (de uraniu) a căror neutroni se transformă în protoni emiţând energie (acest proces se numește dezintegrare nucleară sau radioactivitate). Iar această energie încălzeşte interiorul Pământului, oferind energie pentru bacteriile ce trăiesc fără lumină solară sau oferindu-ne nouă energie geotermală.

Universul: reteță și ingrediente VIII

LĂSAȚI UN MESAJ

Introduceti comentariul
Introdu numele

+ sixty eight = seventy eight