Ядерные силы. Мезонная теория ядерных сил.

Ядерные силы характеризуются следующими силами:

1. Ядерные силы являются короткодействующими. Радиус действия ядерных сил порядка м.

Если Ф, где Ф - м, то ядерные силы притяжения превращаются в ядерные силы отталкивания ( т.е. меняют свой знак ).

2. Являются самыми интенсивными из всех сил в природе.

Энергия связи и в ядре атома равна 13,7 эВ.

3. Ядерные силы не зависят от электрического заряда (зарядовая независимость)

Ядерные силы не являются центральными.

4. Ядерные силы по своему механизму принадлежат обменному типу.

Так при ядерном взаимодействии частицы, участвующие в этом взаимодействии, могут обмениваться координатами, спинами и рядом других свойств.

Мезонная теория ядерных сил.

Мезонная теория ядерных сил была предложена в 1934 году советским физиком Таммом. Идея ядерного взаимодействия в определенном смысле напоминала идею электромагнитного взаимодействия, которая была разработана в рамках модели квантовой электродинамики в 1928 году.

В квантовой электродинамике предполагается, что

В рамках классической физики такой процесс очевидно невозможен. Однако, в рамках квантовой физики отрицать возможность такого процесса нельзя.

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга:

- это время, которое будет сниматься

- это та неточность, которая возникает в результате снятия

Таким образом, если за время излучил, а затем поглотил фотон, энергия которого меньше, чем , то выявить этот процесс принципиально невозможно.

Таким образом, в рамках квантовой физики такой процесс может быть. В квантовой электродинамике взаимодействие происходит за счет обмена этими фотонами, которые называют виртуальными. Виртуальными называют такие частицы, которые принципиально нельзя обнаружить за время их существования.

Согласно Тамму протоны излучают и поглощают некоторые виртуальные частицы, обмен которыми и приводит к ядерному взаимодействию.

В 1935 году японский физик Юкава сумел оценить массу этих виртуальных частиц: масса должна быть больше, чем масса .

Элементарные частицы образуются в верхних слоях атомосферы. В 1936 году обнаружили новые частицы мюмезоны. Бывают положительно заряженные , а бывают отрицательно ( ). Их массы равны 207 . - обладает сходными свойствами с .

И только лишь в 1947 году удалось открыть ряд частиц, которые получили название пимизоны . Масса , . Именно -мезоны являются переносчиком ядерных сил.

При этом возможны следующие ядерные процессы:

Взаимодействие протона и нейтрона в ядре:

Это пример того, как частицы при ядерном взаимодействии произошел обмен координатами и знаками. Это и есть обменный механизм

В таком состоянии нейтрон имеет 25% жизни ( всего времени своего существования)

( по модулю )

=> Сумма этих величии отрицательная => эта частица обладает собственным магнитным моментом.

Эксперимент, косвенно подтверждающий правильность мезонной теории ядерных сил: берется тонкостенный стеклянный сосуд, в котором имеется газ из протонов, этот сосуд облучают пучком нейтронов. В пучке после пролета через стеклянный сосуд на месте некоторых нейтронов оказываются протоны. А внутри сосуда такая же доля нейтронов, которые ведут себя также как .

Лекция№7