Van de vier natuurlijke krachten, bekend als de sterke, zwakke, zwaartekracht en elektromagnetische krachten, domineert de toepasselijk genaamde sterke macht over de andere drie en heeft het de taak de atoomkern samen. Het bereik is echter erg klein - ongeveer de diameter van een middelgrote kern. Verbazingwekkend genoeg, als de sterke macht over lange afstanden zou werken, zou alles in de vertrouwde wereld - meren, bergen en levende wezens - verpletterd worden tot een klomp ter grootte van een enkel groot gebouw. ​​

Atomic Nucleus en de Krachtkracht

Elk atoom in het universum bestaat uit een kern omringd door een wolk van een of meer elektronen. De kern bevat op zijn beurt een of meer protonen; alle atomen behalve waterstof hebben ook neutronen. De sterke kracht zorgt ervoor dat protonen en neutronen elkaar aantrekken, zodat ze samen in de kern blijven; ze trekken echter niet de protonen en neutronen van aangrenzende atomen aan omdat de sterke kracht weinig effect buiten de kern heeft.

De sterke en elektromagnetische krachten

Protonen zijn deeltjes met een positieve elektrische lading . Omdat gelijke ladingen afstoten, ervaren protonen een afstotende kracht wanneer ze elkaar naderen, en de kracht neemt snel toe naarmate ze dichterbij komen. De elektromagnetische kracht die de afstoting produceert werkt over grote afstanden, dus tenzij een andere kracht inwerkt op de protonen, raken ze elkaar niet aan. Neutronen hebben daarentegen geen lading; vrije neutronen bewegen ongehinderd rond. Wanneer protonen en neutronen binnen ongeveer een biljoenste van een millimeter komen, neemt de sterke kracht het echter over en plakken de deeltjes aan elkaar.

Deeltje Pingpong

De moderne theorie die de vier fundamentele krachten beheerst, stelt voor dat ze het product zijn van heen en weer ruilen van kleine deeltjes, net als bij een pingpongspel. In deze game stelt het onzekerheidsprincipe van Heisenberg de regels: zware deeltjes kunnen zich verplaatsen tussen korte afstanden, terwijl lichtdeeltjes grote afstanden afleggen. In het geval van elektromagnetisme zijn de deeltjes fotonen, die geen massa hebben; de elektromagnetische kracht strekt zich uit tot een oneindige afstand. Zeer zware deeltjes genaamd pionen mediëren echter de sterke kracht, dus het bereik is extreem kort.

Kernfusie

De zwaartekracht houdt de zon en andere sterren bij elkaar; de enorme hoeveelheid waterstof en heliumgas produceert gigantische drukken in de kern, waardoor protonen en neutronen samen worden gedwongen. Wanneer ze dichtbij komen, komt de sterke kracht in het spel en ze plakken samen, waardoor energie vrijkomt in het proces en waterstof wordt omgezet in helium. Wetenschappers noemen dit een fusiereactie en het produceert 10 miljoen keer zoveel energie als chemische reacties zoals het verbranden van steenkool of benzine.

Neutronsterren

Een neutronenster is het overblijfsel van een explosie die komt voor aan het einde van het leven van de ster. Het is een ultradicht voorwerp, bestaande uit de massa van een ster, samengedrukt in een gebied ter grootte van Manhattan. In de neutronenster domineert de sterke kracht omdat de explosie alle protonen en neutronen heeft samengedrukt. De ster heeft geen atomen; het is een grote bal van deeltjes geworden. Omdat atomen meestal lege ruimte zijn, en de neutronenster alle ruimte uitgeperst heeft, is de dichtheid ervan enorm. Een theelepel neutronensterratuur zou 10 miljoen ton wegen. Omdat de aarde bestaat uit atomen, als de sterke kracht op de een of andere manier plotseling op grote afstanden zou werken, zouden alle protonen en neutronen samenklonteren, resulterend in een bol van een paar honderd meter in diameter en met de oorspronkelijke massa van de aarde.