Warum halten Protonen und Neutronen zusammen?

Ein Atom enthält Protonen, Neutronen und Elektronen. Der Kern eines Atoms besteht aus gebundenen Protonen und Neutronen (Nukleonen). Die negativ geladenen Elektronen werden von den positiv geladenen Protonen angezogen und fallen um den Kern, ähnlich wie ein Satellit von der Schwerkraft der Erde angezogen wird. Die positiv geladenen Protonen stoßen sich gegenseitig ab und werden von den neutralen Neutronen weder elektrisch angezogen noch abgestoßen. Sie fragen sich also, wie der Atomkern zusammenhält und warum die Protonen nicht abfliegen.

Die Erklärung, warum Protonen und Neutronen zusammenhalten, wird als "starke Kraft" bezeichnet. Die starke Kraft wird auch als starke Wechselwirkung, Farbkraft oder starke Kernkraft bezeichnet. Die starke Kraft ist viel stärker als die elektrische Abstoßung zwischen Protonen, die Teilchen müssen jedoch nahe beieinander sein, damit sie zusammenhalten.

Wie die starke Kraft funktioniert

Protonen und Neutronen bestehen aus kleineren subatomaren Teilchen. Wenn Protonen oder Neutronen nahe genug beieinander sind, tauschen sie Teilchen (Mesonen) aus und binden sie miteinander. Sobald sie gebunden sind, braucht es viel Energie, um sie zu zerbrechen. Um Protonen oder Neutronen hinzuzufügen, müssen sich die Nukleonen entweder mit hoher Geschwindigkeit bewegen oder sie müssen unter großem Druck zusammengedrückt werden.

Obwohl die starke Kraft die elektrostatische Abstoßung überwindet, stoßen sich Protonen gegenseitig ab. Aus diesem Grund ist es normalerweise einfacher, einem Atom Neutronen als Protonen hinzuzufügen.