La repulsión eléctrica entre los protones crece a medida que se acercan. La fuerza nuclear fuerte (o interacción) es esencialmente cero hasta que los protones se acercan a unos pocos diámetros protónicos de otros protones o de neutrones. Luego alcanza un valor máximo, pero la energía cinética que necesita el protón para acercarse tanto a otro protón, junto con la fuerza repulsiva entre los dos, los separará fácilmente a menos que haya algo más involucrado para mantener el protón entrante alrededor. Hay dos posibilidades para esto.
La primera es que el núcleo objetivo contiene neutrones y protones. La fuerza nuclear fuerte entre un protón y un neutrón es casi la misma que entre dos protones, pero no hay fuerza eléctrica repulsiva. Cuanto mayor es el número de neutrones en un núcleo, más fácil es agregar un protón porque las fuerzas atractivas se suman. Sin embargo, cuanto mayor es el número de protones en un núcleo, más difícil es agregar otro protón porque las fuerzas repulsivas se suman.
El gran problema de la naturaleza, dado que los protones dominan el tipo de materia de la que estamos hechos, es unir dos protones para formar un núcleo. ¡Tenga en cuenta que ni siquiera hay un núcleo remotamente estable hecho de solo dos protones! Esto trae a colación la segunda posibilidad.
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Para que la reacción protón-protón funcione, dos protones deben acercarse lo suficiente como para que la fuerza fuerte esté en vigor y luego, durante el muy corto tiempo que esto sucede, del orden de solo 10 ^ -23 s , uno de Los protones deben emitir una partícula W + para convertirse en un neutrón. Después de eso no hay fuerza repulsiva, y la fuerza fuerte es suficiente para mantener unidos el neutrón y el protón. Pero 10 ^ -23 s rara vez es tiempo suficiente para que esto suceda.
El W + emitido es portador de la llamada interacción débil, y se desintegra en un positrón (partícula antimateria del electrón) y un neutrino tan rápidamente que el intervalo de tiempo parece cero. Originalmente se pensaba que el protón se convertía en un neutrón simplemente emitiendo un positrón, pero eso habría violado 3 leyes de conservación.
¡Es tan improbable que dos protones se unan y formen un deuterón estable (protón más neutrón), que el protón promedio en el núcleo del sol demora aproximadamente 9 mil millones de años o más de 10 ^ 32 colisiones para hacerlo! En otras palabras, la mayoría de los protones en el sol no han hecho esto. Si lo hubieran hecho, estaríamos en un gran problema debido a que el sol está demasiado caliente y también casi terminamos con la fusión.
