Что мы узнали

Теперь, пожалуй, можно заканчивать рассказ о ядерных силах. Мы выяснили много важного и интересного. Прежде всего, в буквальном смысли этого слова о силах в ядре говорить нельзя. Ведь сила — это чисто классическая, неквантовая величина, равная произведению массы на ускорение Корпускулярно-волновой дуализм приводит к невозможности точного задания координаты и скорости, а значит, и ускорения. Следовательно, ни о каких силах в механическом смысле в микромире говорит не приходится. Здесь другие мерила взаимодействия. Самым простым из них является средняя энергия связи. Вспомните соотношение неопределенностей для энергии и времени. Устойчивые ядра существуют практически как угодно долго. Значит, для них неопределенность времени можно считать бесконечно большой. Но тогда неопределенность энергии (заметьте — для всего ядра, а не для составляющих его частиц!) должна быть бесконечно малой. Ведь эти неопределенности обратно пропорциональны друг Другу. Именно отсутствие разброса энергии и позволяет сохранить и для чисто квантового объекта каким является ядро, энергию как характеристику взаимодействия.

 Мы показали, что взаимодействие возникает в результате обмена промежуточными частицами. Оценив массу последних, мы пришли к мезонной картине взаимодействия. При этом удалось замечательны образом объяснить сразу не только важные особенности внутриядерных взаимодействий — их короткодействующий характер, насыщение, так называемую зарядовую независимость (т. е. независимость ядерных сил, действующих на частицу, от того, несет ли она электрический заряд), но и разрешить один из самых существенных парадоксов (кажущихся, конечно): как можно объяснить устойчивость ядер построенных при участии таких нестабильных частиц как нейтроны.

Но нам удалось пойти еще дальше: объяснить основные черты β- и α-распада, разобраться в реакциях деления и слияния ядер. Наши возможности еще не исчерпаны. Можно, например, опираясь на полученные результаты, сразу же указать, что π - мезоны как переносчики ядерного взаимодействия не являются монополистами (хотя они и играют основную роль). Переносить взаимодействие могут любые кванты, которые способны испускаться и поглощаться ядерными частицами. И чем тяжелее эти кванты, тем меньше радиус соответствующих сил. В качестве примера можно указать на так называемые К -мезоны, открытые сравнительно недавно. У них примерно в 970 раз большая масса, чем у электронов (это более чем в три раза превышает массу π-мезона), и, значит, переносимые нашими частицами взаимодействия должны сказываться на расстояниях втрое меньших, чем π -мезонные.

Есть и еще одна чрезвычайно важная проблема, которую нельзя не отметить, когда рассматривается вопрос о ядерных силах. Вот мы говорили: протон испускает π -мезон, поглощаемый соседним нейтроном. А почему, собственно, только соседним? Ведь сам протон превращается при этом в нейтрон, который ничуть не хуже всех окружающих,— значит, он и сам может захватить собственный мезон. Аналогичный процесс возможен и у нейтрона. В результате должно возникать взаимодействие — только не с другими частицами, но и с самим собой, подобное электромагнитному самодействию. Особенно важно, что и протон и нейтрон должны, в соответствии с такой картиной, рассматриваться как некая очень сложная система: в центре «нечто», какая-то сердцевина, а вокруг — облако непрерывно испускаемых и вновь поглощаемых мезонов. (Заметим, кстати, что взаимодействие различных частиц можно рассматривать как частичное смешивание таких облаков.) Мезоны заряжены — значит можно ставить вопрос о распределении электрического заряда в этом облаке. Но ведь это шаг к выяснению структуры элементарных частиц! А еще вчера слово «элементарный» для многих было синонимом «бесструктурный». И слова о структуре частиц — это не только домыслы теоретиков. В замечательных опытах Хофштадтера, уже упоминавшихся в нашей книге, эта структура была нащупана экспериментально. Это ли не прекрасное подтверждение правильности теории?