Ядерные силы. В ядре между протонами действуют силы кулоновского отталкивания

В ядре между протонами действуют силы кулоновского отталкивания. Однако ядро представляет собой устойчивое образование. Это говорит о том, что между нуклонами в ядре действуют «ядерные силы», имеющие не электромагнитную природу. Взаимодействие, осуществляемое ядерными силами между нуклонами, получило название сильного взаимодействия (это одно из четырех известных фундаментальных взаимодействий).

Свойства ядерных сил (сильного взаимодействия)

1) являются самыми мощными в природе;

2) являются короткодействующими, проявляются на расстояниях порядка 1…10 ферми, при этом на расстояниях ферми являются силами притяжения, а на расстояниях ферми – силами отталкивания;

3) носят обменный характер;

4) не зависят от заряда нуклонов, т.е. пары p-p, n-n и p-n взаимодействуют одинаково;

5) обладают насыщением (каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов);

6) зависят от ориентации спинов нуклонов в ядре.

По современным представлениям каждое фундаментальное взаимодействие носит обменный характер. Например, переносчиком электромагнитного взаимодействия являются фотоны (кванты электромагнитного поля). Взаимодействие между частицами, обладающими электрическим зарядом (электронами и другими), осуществляется посредством непрерывного испускания и поглощения фотонов:

,

при этом энергия . Возникает кажущееся нарушение закона сохранения энергии. Это нарушение, согласно принципу неопределенностей Гейзенберга, является допустимым, если время испускания или поглощения , где . Испускаемые и поглощаемые частицы (фотоны) с кажущимся нарушением закона сохранения энергии называют виртуальными (мнимыми).

Квантом ядерных сил являются -мезоны: , нейтральный и . Заряды и по абсолютной величине равны элементарному заряду . В мезонной теории показано, что каждый нуклон в ядре находится в некотором виртуальном состоянии, т.е. нуклон окружен «шубой» виртуальных частиц -мезонов. Между нуклонами происходят взаимодействия:

При сильных неупругих соударениях протонов на нейтронах (энергия > 400 МэВ) были экспериментально обнаружены случаи выбивания -мезонов из мезонной «шубы» нуклона:

.

В этом случае -мезон становится реальной частицей (она является элементарной).

Мезонная теория носит качественный характер. В настоящее время не существует удовлетворительной количественной теории ядерных сил.

Дата добавления: 2014-01-06