Велики ли ядерные силы?

Только что мы написали: внутри ядра действуют огромные силы; в нем заключена гигантская энергия. Давайте же попытаемся сравнить их с чем-нибудь нам хорошо знакомым. Можно ли назвать огромной энергию, которая выделяется, например, когда человек чихает? Разумеется, нет,— ответите вы. Точно так же работа, которую нужно затратить, чтобы поднять с пола копеечную монетку, очень мала. Ведь каждый день любой из нас совершает неизмеримо большую работу.

Вероятно, поэтому многим покажется удивительным, что работа в наших примерах в миллиарды раз больше, чем та энергия, которая необходима, чтобы вырвать частицу из самого прочного ядра. В миллиарды раз!

Позвольте, но почему же тогда говорят об огромных внутриядерных энергиях? Почему строятся гигантские ускорительные установки, потребляющие энергии больше, чем иной завод, и предназначенные для расщепления ядер, если, даже чихнув, мы совершаем работу, достаточную, чтобы разорвать связи внутри многих и многих ядер?

Вы, конечно, уже понимаете, в чем дело? Важна не общая энергия, а та, что приходится на одно ядро или, еще лучше, на одну частицу в ядре. Хотя, поднимая копейку, мы сообщаем ей общую энергию, в миллиарды раз превосходящую энергию связи в ядрах, на долю каждой ядерной частицы приходится ничтожно малая доза: меньше, чем одна миллионная одной миллионной доли энергии связи. И даже если бы мы разогнали монетку до космических скоростей в десятки тысяч километров в час, все равно связанная с этим движением энергия, приходящаяся на одну частицу, останется в миллиарды раз меньше внутриядерной. Легко себе представить, насколько трудно получить разрушающий ядро «снаряд». Он должен обладать энергией, достаточной, чтобы разбить ядро.

Итак, размышляя над тем, велики ли внутриядерные энергии, и проводя сравнение, мы всегда должны помнить, что в конце концов единственной мерой является энергия, приходящаяся на одну частицу.

Закончим обсуждение этого вопроса еще одним, последним сравнением. Сопоставим химическую и внутриядерную энергию. Это сопоставление дает весьма внушительные результаты: удельная (т. е. приходящаяся на одну частицу) энергия связи в ядрах превышает удельную химическую энергию примерно в миллион раз. Нужно ли поэтому удивляться, что никакими химическими методами нельзя вызвать (как это пытались делать алхимики) превращение одних элементов (т. е. по сути дела — ядер, так как именно состав ядра определяет строение атома и его химические свойства) в другие.

Да, сконцентрированные в ядрах энергии действительно огромны. Обмен мезонами крепчайшим образом цементирует внутриядерные частицы. Об этом же можно сказать еще и так: если (по аналогии с электрическим зарядом) ввести ядерный заряд (обычно его называют не зарядом, а константой взаимодействия), то этот заряд окажется значительно больше электрического.