Из чего складываются ядра

Почему же все-таки изучение атомного ядра вынуждает нас заниматься элементарными частицами? Ведь, интересуясь, например, движением планет, которые в конечном итоге тоже состоят из элементарных частиц, мы могли специально этого не акцентировать. Причина совершенно ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства каждой из них в отдельности не «усредняются», не нивелируются, а, напротив, играют определяющую роль.

Значит, хотя в конечном итоге мы хотим построить здание, начинать придется все же с кирпичей. Это тем более для нас важно, что, не разобравшись в составе ядер, нельзя приступить к рассказу о внутриядерных силах. Здесь опять ядерная физика ставит нас перед новой ситуацией. Действительно, ни гравитационные, ни (хотя и в меньшей степени) электромагнитные силы не потребовали подробного рассказа о том, как устроены, из чего состоят участвующие во взаимодействии куски вещества. «Ядерное вещество» настолько своеобразно, что оторвать вопрос о том, «что взаимодействует», от вопроса о том, «как взаимодействует», невозможно.

Одна маленькая девочка сказала, что гамак — это «много узелков, связанных веревочками».

Так можно было бы сказать о многом. Вот, например, атом. Он тоже состоит из «узлов» — ядер и электронов и «веревочек» — электрических полей, удерживающих все эти частицы. И мы, отвечая на вопрос о составе атома, не упоминаем об этих полях согласно ставшей традиционной манере выделять то, что связано, оставляя в тени, чем связано (это уходит корнями еще в механику). Но в ядре положение радикально меняется. Здесь сами «узелки» в какой-то мере неотделимы от «веревочек». Поэтому-то мы и вспомнили, что сказала девочка о гамаке.

Теперь читателю должно стать яснее, почему, ставя своей главной задачей рассказ о силах, мы все же должны начинать с того, каков состав ядер.

0278.gif

Физикам известно несколько десятков видов более или менее стабильных элементарных частиц *). Они различаются своими массами, электрическими зарядами и другими, как принято говорить, внутренними свойствами.

0279.gif

Выбор, как будто, богатый, строительного материала для атомных ядер на первый взгляд вполне достаточно. Представим же себе сейчас, что перед нами лежат две таблицы — таблица ядер и таблица элементарных частиц. Если говорить о массе, то самое легкое ядро у атома водорода**). Оно в 1836,12 раза тяжелее электрона и имеет равный с ним по величине, но противоположный по знаку (положительный) заряд. Среди элементарных частиц находится одна— протон,— у которой точно такие же свойства. Значит, состав одного ядра мы расшифровали. Но со всеми остальными ядрами так гладко не получается. Вот, например, ближайший сосед водорода в периодической системе Менделеева — гелий. Ядро гелия (мы пока не будем говорить о так называемых изотопах) почти точно в четыре раза тяжелее водородного. Может быть, оно состоит из четырех протонов? Но тогда бы его электрический заряд был тоже вчетверо больше протонного, а на самом деле он больше только в два раза. Нельзя ли устранить это затруднение, допустив, что в ядре, кроме протонов, находятся и другие частицы, заряженные отрицательно и компенсирующие «лишний» заряд? Если к тому же эти частицы обладают небольшой массой, можно, как будто, свести концы с концами. Такая возможность выглядит на первый взгляд соблазнительно, тем более, что подходящая частица — наш старый знакомый электрон. На первый взгляд... Но почему же тогда и теоретики и экспериментаторы дружно восстали против такой электронно-протонной модели? Их доводы были достаточно вескими. Электрон, оказывается,— слишком легкая частица. Нам еще предстоит познакомиться с этим подробнее.

1 2