Классическая механика и ядро

Здесь опять в который раз приходится писать снова: без квантовой теории в этом не разобраться. Действительно, представим себе на минуту, что ядро живет по законам классической физики.

Остановимся хотя бы на простейшем ядре — дейтроне. Оно состоит из одного протона и одного нейтрона. Вот стоят они рядом, «горя желанием» взаимодействовать, т. е. обмениваться какими-то частицами. Но, увы, классическая механика неумолимо запрещает им это. Действительно, чтобы началось взаимодействие, каждая из них должна выбрасывать (испускать, говорят физики) и поглощать частицы.

Свободной же частице в рамках классической механики законы сохранения энергии и импульса запрещают какое бы то ни было испускание *). (Не нужно путать испускание частицы с ее распадом. При испускании нейтроном каких-либо частиц, обозначим их буквой А, процесс идет по схеме:

нейтрон→нейтрон + А.

Другими словами, нейтрон существует и до, и после превращения.)

Особенно прозрачна ситуация с массой. Ведь если бы протон (или нейтрон) испустил какую-то частицу, то она, очевидно, унесла бы часть массы. Так вот, забегая немного вперед и найдя в таблице массу переносчиков внутриядерного взаимодействия, мы можем вычесть ее из массы протона и убедиться, что остаток не подходит ни к одной из масс имеющихся в таблице частиц. Явный парадокс! Не может же, в самом деле, протон или нейтрон после испускания промежуточной частицы превратиться в нечто такое, чего вообще не существует!

Этот парадокс не единственный. Строго говоря, все явления внутри ядра абсолютно парадоксальны, если подходить к ним с меркой классической теории. Мы уже и раньше сталкивались с такими парадоксами.

Теперь попробуем разобраться в вопросе о частицах-посредниках, подходя к нему с позиций квантового описания происходящих событий.

 

*) Так, например, свободный электрон не может испускать (и поглощать) электромагнитные волны.