Parmi les quatre forces naturelles, connues sous le nom de forces fortes, faibles, gravitationnelles et électromagnétiques, la force forte bien nommée domine les trois autres et a le devoir de noyau atomique ensemble. Sa gamme est très petite, cependant - sur le diamètre d'un noyau de taille moyenne. Étonnamment, si la force forte travaillait sur de longues distances, tout dans le monde familier - les lacs, les montagnes et les êtres vivants - serait écrasé en une masse de la taille d'un seul grand bâtiment. Chaque atome de l'univers est constitué d'un noyau entouré d'un nuage d'un ou de plusieurs électrons. Le noyau contient à son tour un ou plusieurs protons; tous les atomes sauf l'hydrogène ont aussi des neutrons. La force forte fait que les protons et les neutrons s'attirent les uns les autres de sorte qu'ils restent ensemble dans le noyau; cependant, ils n'attirent pas les protons et les neutrons des atomes voisins parce que la force forte a peu d'effet en dehors du noyau. Les forces fortes et électromagnétiques Les protons sont des particules avec une charge électrique positive . Parce que les charges semblables se repoussent, les protons éprouvent une force répulsive lorsqu'ils s'approchent l'un de l'autre, et la force augmente rapidement à mesure qu'ils se rapprochent. La force électromagnétique qui produit la répulsion agit sur de grandes distances, donc à moins qu'une autre force n'agisse sur les protons, ils ne se touchent pas. Les neutrons, d'autre part, n'ont aucune charge; les neutrons libres se déplacent sans entrave. Cependant, lorsque les protons et les neutrons atteignent environ un billionième de millimètre, la force forte prend le dessus et les particules collent ensemble. La théorie moderne régissant les quatre forces fondamentales propose qu'ils sont le produit d'échanges de particules minuscules, comme dans un jeu de ping-pong. Dans ce jeu, le principe d'incertitude de Heisenberg établit les règles - les particules lourdes peuvent se déplacer entre de courtes distances, tandis que les particules légères atteignent de longues distances. Dans le cas de l'électromagnétisme, les particules sont des photons, qui n'ont pas de masse; la force électromagnétique s'étend à une distance infinie. Des particules très lourdes appelées pions médiatisent la force forte, de sorte que sa portée est extrêmement courte. Fusion nucléaire La gravité maintient ensemble le soleil et les autres étoiles; l'énorme masse d'hydrogène et d'hélium produit des pressions gigantesques dans le cœur, forçant les protons et les neutrons à se regrouper. Quand ils se rapprochent, la force forte entre en jeu et ils se lient ensemble, libérant de l'énergie dans le processus et transformant l'hydrogène en hélium. Les scientifiques appellent cela une réaction de fusion et produisent 10 millions de fois plus d'énergie que des réactions chimiques telles que la combustion du charbon ou de l'essence.
Une étoile à neutrons est le reste d'une explosion se produit à la fin de la vie de l'étoile. C'est un objet ultra-dense, composé d'une masse d'étoile compressée dans une zone de la taille de Manhattan. Dans l'étoile à neutrons, la force forte domine parce que l'explosion a forcé tous les protons et les neutrons ensemble. L'étoile n'a pas d'atomes; c'est devenu une grosse boule de particules. Parce que les atomes sont principalement des espaces vides, et que l'étoile à neutrons a tout l'espace évidé, sa densité est énorme. Une cuillerée à café de matière d'étoile à neutrons pèserait 10 millions de tonnes. Parce que la Terre est faite d'atomes, si la force forte agissait soudainement à de longues distances, tous les protons et les neutrons s'agglomèrent, ce qui donne une sphère de quelques centaines de mètres de diamètre et toute la masse originelle de la Terre.
