Нейтроны удерживаются в ядре в результате обмена некоей средней

Модели объяснения сил физического взаимодействия в атоме

Азото-кислородным циклом.

В первой половине прошлого века не было известно, что протон и нейтрон имеют сложные строения. Первоначально речь шла о попытках объяснить устойчивость и целостность атома на основе силы тяготения и электромагнитной силы. Физик Э. Ферми (1901—1954) сформулировал гипотезу, по которой устойчивость ядер обеспечивается обменом между протонами и нейтронами двумя частицами: электроном и нейтрино. Вычисления энергии массы этих частиц показали, что электрон при этом взаимодействии должен иметь массу, в

200—300 раз превышающую массу обычного электрона. При такой массе электрона размер ядра атома также должен увеличиться в 200—300 раз в сравнении с действительным. Длина дебройлевской волны такого электрона превышает в 200—300 раз длину соответствующей волны обычного электрона.

Другая модель предлагала рассматривать протон и нейтрон как состояние одной и той же частицы, различающиеся направлением их спинов. Но энергия- масса этих частиц различается, хотя и несущественно, следовательно, возникает вопрос о том, куда она девается внутри ядра атома. В 1935 г. японский физик X. Юкава предложил неожиданное решение этой проблемы: протоны и

частицей. Впоследствии эту частицу назвали мезоном (греч. mesoc — средний).

Вычисления этой частицы показали, что она должна быть по массе в 200 раз больше электрона и иметь три разновидности: положительный, отрицательный и нейтральный мезон. Кроме того, длина его дебройлевской волны не должна выходить за пределы размеров ядра атома.

Из предложения X. Юкава следовало, что сильное взаимодействие внутри ядра обеспечивает обмен частиц, имеющих среднюю величину между массами протона

и нейтрона, а не гравитационные, электромагнитные и слабые силы взаимодействия. Необычность этой гипотезы состоит в том, что, например, протон, отдавая часть своей энергии-массы в форме массы соответствующего мезона, образует частицу с большей массой, нейтрон. X. Юкава высказал мнение, что мезон не является стабильной частицей, а может распадаться на другие частицы.

Гипотеза X. Юкава оказалась прозорливой: в 1937 г. были открыты частицы,

совпадающие по своим физическим свойствам с гипотетическим мезоном X. Юкава. Когда были открыты другие разновидности мезонов (средних частиц), частицу X. Юкава назвали мюоном, тяжелый эквивалент электрона: заряд его отрицательный, как у электрона, масса в 200 раз больше, чем у электрона. В 1940

г. было доказано, что мезоны не являются стабильными частицами. Со второй половины ХХ в. физики открыли более 300 частиц различных видов. Часть из них была обнаружена в космических лучах, другая — в экспериментах. Например, в

1964 г. были обнаружены так называемые странные частицы, имеющие три странности, отличающие их от других известных частиц:

— обнаружены в космических лучах, и время их жизни является достаточно продолжительным (время, за которое они распадаются, составляет 10-8-10-10 с);

— возникают в сильных ядерных взаимодействиях, но не играют в них значительной роли;

— рождаются тройками и парами.

Частицы, которые могут распадаться за счет сильного взаимодействия, называются резонансными частицами. Время их жизни порядка 10-23 с. Резонансы (лат. resonans — дающий отклик) относятся к адронам. Виртуальными частицами называются частицы, возникающие в промежуточных состояниях, время их существования связано с их энергией соотношением неопределенностей. Иначе говоря, они обеспечивают взаимодействие между частицами внутри ядра и атома.

Большое количество частиц потребовало создания системы критериев и принципов их классификации. На основе протонно-нейтронной модели атома все известные частицы и соответствующие им античастицы разделили на

Дата добавления: 2014-11-29