3. Ядерные силы

Громадная энергия связи нуклонов в ядре указывает на очень сильное взаимодействие между ними. Нейтроны и протоны в ядре удерживаются мощными ядерными силами притяжения, ко­торые подавляют расталкивающее действие кулоновских сил между протонами.

Перечислим некоторые свойства ядерных сил.

Ядерные силы - это короткодействующие силы. Радиус их действия порядка 10-13 см (1Ф).

Ядерные взаимодействия между протонами (р-р),нейтронами (n-n), протоном и нейтроном (р-n) одинаковы, поэтому ядерные силы обладают зарядовой независимостью. Отсюда следует, что природа этих сил отличается от природы электрических и грави­тационных сил. Ядерные силы относятся к силам насыщения. Это означает, что каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Такое заключение следует из того факта, что E_св~А. Если бы каждый нуклон взаимодействовал с остальными, то E_св~A(A-1) A².

4. Модели ядра

Сейчас физики используют несколько моделей ядра. Ни одна из них не является универсальной, однако каждую из них приме­няют при рассмотрении того или иного ядерного процесса. Рас­смотрим кратко две из них: капельную и оболочечную.

Капельная модель. Некоторые свойства ядра и капли жидкос­ти схожи. На этом сходстве и построена капельная модель. В обоих случаях силы, действующие между составными частицами, - моле­кулами в жидкости и нуклонами-короткодействующие.

Вычислим плотность ядерной жидкости. Объем ядра согласно (37.1) равен

Мaсca ядра , где m_H 1 а.е.м. - масса нук­лона, тогда плотность

Т.о., плотность ядерной жидкости как и жидкости не зави­сит от размера ядра. Она одинакова для всех ядер. Одинаковая плотность ядерного вещества свидетельствует о крайне малой сжимаемости его, так же как и у жидкости. Согласно этой модели нуклоны интенсивно, беспорядочно движутся, испытывая многочисленные столкновения. Каждое такое столкновение сопровождается сильным взаимодействием нуклонов. Поэтому энергия, полученная ядром, быстро перераспределяется между нуклонами. Последующие многочисленные столкновения нуклонов могут привезти к сосредо­точению энергии на поверхностной частице, например, α-части­це. если ее энергия больше энергии ее связи в ядре, то она может выйти из ядра. По капельной модели выброс частицы из ядра ана­логичен испарению молекул из жидкости. Однако, в отличие от капли жидкости, возбужденное ядро может перейти в основное сос­тояние, испуская γ-кванты. Так называют фотоны ядерного про­исхождения. Капельная модель позволила, в частности, объяснить процесс деления ядер.

Оболочечная модель. Согласно этой модели нуклоны заполня­ются по оболочкам в соответствии с принципом Паули, как и элек­троны в атоме. При полностью заполненной нуклонной оболочке об­разуются особо устойчивые ядра. Такими на основании опытов яв­ляются ядра, у которых число протонов или число нейтронов рав­но: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Эти числа получили название магических.

Первая нуклонная оболочка заполняется у гелия ₂Не⁴ и сос­тоит из двух протонов и нейтронов, вторая у ₈O¹⁶ и т.д.

По оболочечной модели нуклон движется в поле других нук­лонов. При возбуждении ядра один или несколько нуклонов перехо­дят на возбужденные уровни. Их переходы в основное состояние сопровождаются испусканием У- квантов.

Лекция 50	Радиоактивный распад ядер. Ядерные реакции.
	Понятие о ядерной энергетике.