Perché i protoni non si respingono?

Sono tutti di carica positiva.
Tutti lì ammassati nel nucleo dell'atomo.
Perché non si respingono?
Ma cosa ci insegnano a scuola?
Le cariche opposte si respingono.
Mah.

e le cariche opposte si attraggono... quindi perchè gli elettroni (-) non si vanno ad attaccare ai protoni (+) con conseguente collasso degli atomi, ma se ne tengono a distanza orbitandoci intorno?

Tutto si spiega col fatto che le leggi dell'incredibilmente piccolo non sono intuitive come quelle del mondo macroscopico.

Per rispondere al tuo quesito, le interazioni fondamentali dell'universo sono 4: forza nucleare debole, forza nucleare forte, elettromagnetica e gravitazionale. Le prime due hanno raggio di azione piccolissimo (dimensioni atomiche), l'interazione elettromagnetica ha raggio di azione più ampio e quella gravitazionale ancora di più (si pensi all'attrazione gravitazionale reciproca tra galassie lontane vari parsec). Il raggio di azione è però inversamente proporzionale alla forza che esercitano: la gravitazione è debolissima (non facciamoci fuorviare dal fatto che se cadiamo ci facciamo male), l'interazione elettromagnetica è più intensa, ma le forze nucleari lo sono ancora di più.
Quindi: la forza repulsiva (elettromagnetica) tra due protoni esiste, ma è surclassata dalla forza nucleare forte, che li tiene adesi.

Questa è solo una descrizione superficialissima dei fenomeni, molto interessanti, che coinvolgono molte branche dello scibile: fisica (con il modello standard delle particelle che deriva dalla meccanica quantistica), matematica (che crea l'impalcatura necessaria a tutte le teorie), cosmologia (che non tira in ballo solo la gravitazione, ma anche le altre forze fondamentali).

Le leggi quando ci si approssima agli stali limite come l'infinitamente piccolo, come in questo caso, o l'infinitamente grande, come nel caso delle enormi energie dovute all'approx alla v della luce quando si parla di Relatività Ristretta (che è diversa dalla Relatività senza il termine Ristretta) rispondono a leggi matematiche e fisiche completamente diverse da quelle a cui siamo abituati a studiare nelle superiori, e per comprenderle e studiarle si devono avere quantomeno delle conoscenze di meccanica quantistica e matematica differenziale.

Comunque tutte le tue risposte le trovi nei "volumetti" di Ettore Maiorana, scaricabili da QUI.

Buon studio.

oh che bello, finalmente una discussione nella quale non interverro' perche non ci capisco nulla

anche tutto questo prova l'esistenza di Dio, se solo fossimo umili...

ma anche no.

Siamo praticamente prigionieri della Terra, riusciamo solo con razzi potentissimi a vincere la gravità della Terra, e anche quando ci siamo riusciti possiamo fare ben poca strada a causa delle distanze inimmaginabili che ci separano da altri mondi potenzialmente abitabili.
Un universo creato lo immaginerei più a portata d'uomo, in cui gli esseri viventi non sono così imperfetti da dover respirare quella sottile coltre d'aria che circonda la Terra, senza poter sopravvivere al di fuori. Esseri creati (non evolutisi) avrebbero potuto vivere nel vuoto e nel freddo cosmico, sopravvivendo alle micidiali particelle ad alta energia che attraversano lo spazio (e da cui ci salva la magnetosfera). Esseri creati avrebbero avuto la facoltà di solcare gli immensi spazi in un istante.
La natura non risponde, sotto certi aspetti, al principio di economia che ti aspetteresti da un creatore divino: quanti frutti deve fare un albero per farne attecchire un altro? Quanti spermatozoi eiaculiamo affinchè uno o due fecondino un uovo? Traslato un po', viene: quanto spazio è necessario affinchè si sviluppi la vita? Questo è procedere a tentoni, tipico di un sistema evolvente, non creato.
L'universo è già bello così com'è, senza bisogno di un dio.
Ma poi, cosa c'entrano gli dèi? Non si parlava di protoni????

Mica detto ... visto i casini che abbiamo combinato e stiamo combinando su questo pianeta, può darsi che siamo stati creati apposta così per evitare che andiamo a fare casini anche in altri pianeti e galassie

... non Certamente... Piuttosto prova che siamo esageratamente ignoranti..... E... Che ne abbiamo di pappa da mangiare prima di poter dire qualcosa a proposito.... Un po' come uno che pretende di sapere come è fatta una mela senza averla mai tagliata... Semplicemente perchè non ne è capace...

Questo è ciò che cercavo. Un quadro ben riassunto e capibile. Grazie

Grazie.

Queste sono le domande più facili e al tempo stesso più difficili da spiegare.
Bisognerebbe chiederlo al CERN.

Premesso che non sono un fisico e nemmeno il Cern, proverò a darti una mia spiegazione molto semplicistica.
I protoni non si respingono perchè sono tenuti insieme dai neutroni.
I neutroni sono particelle con carica neutra, e in nucleo atomico sono addensati in modo tale che i protoni non siano mai a contatto diretto tra di loro.
Per dirla in parole povere tra un protone e l'altro c'è sempre in mezzo un neutrone.
Nell'infinitesamente piccolo una carica neutra (neutrone) costituisce una sorta di "neutralizzatore" di eventi, cioè il neutrone "neutralizza" qualunque effetto posseduto da un'altra particella vicina (il protone).
Protone che è sì di carica positiva, ma non devi pensarlo come fosse un magnete, ma come una particella elementare dotata di una sua microscopica carica.
Se tra queste minuscole particelle caricate + gli interpongo un neutrone, cioè una particella neutra, i protoni non possono respingersi perchè il neutrone "neutralizza" l'evento e stabilizza la geometria del nucleo atomico.
Il neutrone deve vederlo come fosse un "collante", ossia una particella totalmente neutra a qualsiasi tipo di forza fisica.
Per cui se due protoni adiacenti hanno effettivamente una forza fisica per potersi respingere tra loro, e io gli metto in messo una particella neutra che fa da "colla" neutralizzo la tendenza dei protoni a respingersi e al tempo stesso tengo unito.... "incollato" se così si può dire... tutto l'insieme del nucleo atomico.
Ecco perchè è così difficile spaccare l'atomo.
Nella fissione nucleare (es la bomba atomica) non sono i protoni o gli elettroni a fare la parte del leone, ma i neutroni.
Io bombardo il nucleo di un atomo con un neutrone.
Questo neutrone non potendo prendere il posto all'interno del nucleo atomico (perchè non ci sta) "spacca la colla", spacca il il nucleo, lo divide, e provoca la fuoriuscita di altri neutroni che a loro volta cercano di incollarsi ad altri nuclei, ma non riuscendoci, spaccano la colla, spaccano altri nuclei, e via discorrendo.
Sono i neutroni a combinare tutto questo disastro e a destabilizzare gli atomi.
Per quanto sembri strano, il neutrone, ossia la particella apparentemente più insignificante (perchè priva di carica) è invece la più significante nella struttura atomica, è quella che gestisce tutto e tiene insieme il tutto.

Gli elettroni invece giustamente si respingono tra loro, i di fatto lo fanno, ma non scappano via perchè tenuti insieme dall'attrazione del nucleo e dei protoni (+ e - si attraggono).
E grazie alla velocità col quale gli ronzano attorno fanno si che le due forze di equiparano.
E un po' come la Luna intorno alla Terra.
La gravità terrestre vorrebbe attrarla a sè, ma la velocità orbitale mette in equilibrio le due forze, e i due pianeti orbitano intorno.
Gli elettroni fanno più o meno la stessa cosa: i protoni li attirano a sè, ma gli elettroni si respingo tra loro e vorrebbero invece scappare via, e così si genera un flusso circolare di forze in equilibrio che tengono gli elettroni ad orbitare intorno al nucleo.

Chiedo scusa per la spiegazione molto semplicistica.

non è proprio così, Efis; soprattutto quest'ultima parte:

è errata. Anche i neutroni subiscono l'effetto della forza nucleare forte e pertanto contribuiscono alla stabilità del nucleo, ma non ne sono la causa.
Non hanno l'effetto di un collante, ma subiscono l'effetto del "collante" così come i protoni.

Autore: Isaac Asimov
Titolo: Il collasso dell'universo

E' un suo saggio di astrofisica degli anni '70.
Fornisce in modo accessibile al non addetto ai lavori una panoramica completa su forza gravitazionale, forza nucleare, forte, forza nucleaere debole e forza elettromagnetica e tutto senza alcuna semplificazione (semplificazioni alla quark di oggi per intenderci) o alcun compromesso sul rigore scientifico.

Lo lessi a 20 anni e lo trovai esauriente e di una chiarezza esemplare. Scondo me i divulgatori scientifici e, soprattutto, i professori, dovrebbero tenere a mente quello stile e quella esposizione chiara quando scrivono per "la massa".

Quando lo lessi avevo ancora freschi gli studi di fisica fatti al liceo scientifico (con un prof esigentissimo, fatti bene quindi) e forse questo aiutò un po', ma sono convinto della validità "didattica" di quel libro.



Che a qualunque livello si indaghi su una materia, c'è sempre una montagna di spazio per andare molto più a fondo.

Ma la vera domanda da porsi è: le forze risiedono nelle particelle o no? E se la risposta è no, dove risiedono le forze?

"nelle" particelle non credo proprio.
forza è un concetto, non risiede.
la massa esiste, è fisica.
la massa x l'accellerazione è la forza.
è qualcosa che accade.
come l'inerzia.
dove risiede l'inerzia?
domanda forse errata. chiediamoci: dove e quando si manifesta? e questo lo sappiamo.
liquiderei quindi la domanda dicendo che non risiede, la forza.

Se le forze non risiedono nelle particelle, il materialismo deterministico non è corretto al 100%

1) le forze esistono realmente o sono un'astrazione per mezzo della quale la nostra mente interpreta la realtà (con la conseguenza che una mente diversa postulerebbe probabilmente delle leggi diverse)?

2) le leggi risiedono nel "campo" ovvero in quello "spazio vuoto" che è per così dire il "teatro" della materia?

3) le leggi sono mediate da particelle a livello subatomico che ancora non abbiamo pienamente compreso?

Ne ero sicuro, dopotutto ho detto di non essere un fisico.
Però quando ero ancora studente di elettronica i nostri insegnanti (probabilmente all'oscuro dei fenomeni atomici più complessi, ivi compreso la "forza nucleare forte") ci facevano l'esempio che ho scritto per farci capire... o quanto meno intendere in modo molto semplificato..."casereccio" per dirlo in parole povere... il perchè i protoni di carica + non schizzano via tra di loro a causa della loro carica identica.
I professori ci dissero che nel nucleo atomico i protoni non sono mai a contatto diretto tra loro.
Vero o falso non lo so, non sono un fisico nucleare.
E ci dissero che i neutroni svolgevano... come dire... una funzione "isolante" tra il potere delle cariche dei protoni.
Insomma sti benedetti neutroni aiutavano in qualche modo il nucleo a restare insieme.
Senza di essi un nucleo composto interamente da protoni non sarebbe mai potuto restare insieme.

Effettivamente è una spiegazione molto semplicistica e banalotta, però vista appunto nella sua banalità riesce a far capire agli inesperti (come me) il perchè i protoni non scappano via.
Che poi non scappano via per altre ragioni, questo non lo so, bisognerebbe chiederlo a un fisico.
Ma vista la complessità di un argomento del genere ho il presentimento che la spiegazione di un fisico, per quanto più accurata e veritiera, risulti difficilissima da comprendere per i profani.
Per tanto alle volte è preferibile farnire al profano una spiegazione "alternativa" ma molto più semplice da capire... cioè gli si dice "guarda, i protoni non scappano via perchè tra loro c'è sempre anteposto un neutrone che fa da isolante e gli impedisce di scappare via".
Sebbene magari è una spiegazione sbagliata riesce però nel 90% dei casi a soddisfare la curiosità del profano.

Esempi del genere dati in modo semplicistico o addirittura errato è pieno il mondo.
Ad esempio, quando un profano mi chiede come fa un aeroplano a volare, solitamente gli dico" vola perchè l'aria colpisce le ali, fa pressione da sotto, e sostiene l'aereo".
In verità è sbagliato.
Pochi sanno che l'aereo vola non perchè l'aria spinge "da sotto" l'aereo, ma vola perchè "aspira da sopra" l'aereo.
E' l'estradosso alare a far volare l'aereo, è la depressione che si crea sopra all'ala a tirare verso l'alto l'aereo.
L'aereo non vola perchè "sostenuto dal basso" dall'aria, ma perchè viene "risucchiato" dall'aria.
Quando spezzi la depressione sopra l'ala, l'aereo casca, va in stallo, a nulla gli serve l'aria sotto l'ala.
Ecco... se al profano glielo spieghi così fa più fatica a rendersi conto delle cose, alle volta fatica addirittura ad accettarlo perchè quasi non ci crede.
Che fare?
Niente, glielo spieghi in una forma alternativa, più banale, cioè gli dici "l'aereo vola perchè l'aria spinge in sù le ali e l'aereo vola".
Lui è contento, tutti son contenti, e buonanotte suonatori.
E se pur ha accettato una teoria semplicistica (o errata), almeno però una cosa l'ha capita: che senza le ali l'aereo non vola.
Per cui alla fine il risultato cambia poco, l'importante è che ha capito a cosa servono le ali dell'aereo.

Idem con la storia dei protoni.
Gli metto in mezzo i neutroni che fanno da "isolanti" e risolvo il problema di Nicolò in modo semplicistico e meno complicato.
Pur essendo magari sbagliato.

Pare che c'entrano i gluoni ed i pioni (ovvero le forze son mediate da apposite particelle)

Bravo, la domanda importante è questa.


Il modello standard è orientato in questa direzione, spero che si sbaglino, non mi piace, i meccanismi di funzionamento mi sembrano assurdi


Ecco io spero che alla fine la risposta sia questa, o qualcosa di simile.
Spero che la maggior parte delle proprietà della materia, o meglio di ciò che ci sembra sia materia, sia in realtà un effetto di proprietà topologiche dello spazio.
Mi sembra che verrebbe tutto più pulito ed elegante, per quanto matematicamente complesso.

bello però quando non si sa la risposta tirare in ballo dio.

io almeno sto zitto.