О здравом смысле

Нужно со всей определенностью сказать, что, не будь квантовой механики, мы были бы совершенно беспомощны перед теми загадками, которые задает нам ядро. Здесь в полном смысле слова царство «микрофизики» со всем тем, что нередко кажется парадоксальным с точки зрения наших привычных представлений, воспитанных образами мира больших вещей. Наша интуиция, основанная на классической наглядности, часто становится здесь не союзником, а врагом исследователя.

Возьмем хотя бы уже упоминавшееся обстоятельство, что легкие частицы — во всяком случае электроны — не могут быть составными частями ядра. Классическая теория здесь ничего не объяснит. Вспомнив же соотношение неопределенностей, нам будет легко разобраться в этом вопросе.

Ядра имеют очень маленькие размеры. Многочисленные эксперименты показали, что эти размеры составляют примерно одну стомиллиардную долю миллиметра. Значит, именно такой можно считать неопределенность координаты внутриядерной частицы. Это дает возможность сразу же определить неопределенность импульса, а, следовательно, поскольку масса частицы известна, и скорости.

Сделаем еще один шаг: вспомнив, что кинетическая энергия равняется половине произведения массы на квадрат скорости, найдем разброс в значениях этой энергии. Легко убедиться, что он обратно пропорционален массе частицы. Для тяжелых частиц, например протонов, разброс сравнительно мал, но для электронов он возрастает почти в две тысячи раз и становится значительно больше известной из опыта энергии связи в ядрах, т. е. энергии, с которой взаимодействуют внутриядерные частицы. Но если энергия связи меньше кинетической, то, значит, силы взаимодействия недостаточны, чтобы удержать частицу. Она очень скоро, преодолев взаимодействия, покинет ядро.

Следовательно, даже если легкая частица в силу каких-то причин влетит в ядро, то уже одних энергетических соображений достаточно для доказательства того, что ужиться там она не сможет.