Ядерные силы

Белые пятна

Чему же в таком случае приписать те слова о «белых пятнах», с которых мы начинали эту главу? Казалось бы, успехи теории так велики и бесспорны. Не только объяснены ядерные взаимодействия, нам даже удалось «заглянуть» внутрь частиц!

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.

Когда ядра сливаются

Человек с незапамятных времен использует энергию, выделяющуюся в реакциях слияния, соединения. С тех пор, как он научился пользоваться огнем. Но это — химическое «слияние»: соединение атомов кислорода с атомами и молекулами горючего. Почему здесь выделяется энергия?

Деление ядер

Как видно уже из самого названия, деление — это не испускание ядром какой-то маленькой группы частиц, как это было в предыдущих случаях, а «развал» ядра почти на равные части. Делиться могут только очень тяжелые ядра, в состав которых входит более 250 частиц. Это само уже дает ключ к пониманию процесса.

Насыщение ядерных сил

Обратимся к простой модели, ко¬торая поможет нам пояснить суть дела. Представьте себе набор ша¬риков, от каждого из которых отходят четыре нити. Будем связывать их вместе, стараясь использовать все нити. Вот один из способов соединения шариков (I).

Что упущено?

В наших рассуждениях есть одно туманное место. Почему из ядра вылетает α-частица, а не один, скажем, протон?  Ведь все рассуждения относительно неопределенности импульса и разброса энергии применимы и к этому случаю. Что-то очень существенное выпало, очевидно, из наших рассуждений. Попытаемся разобраться, что именно.

Прыжок через стену

Однако, если силы притяжения больше, чем отталкивания, каким образом вообще может произойти распад? Здесь мы опять стоим перед специфически квантовым эффектом. Может ли лежащая в кастрюле картофелина сама собой выпрыгнуть из нее?

β-распад

Но всегда ли может быть обеспечено равновесие в ядре? Легко сообразить, что не всегда. Все идет очень хорошо, если протонов и нейтронов одинаковое количество. Ну, а если нейтронов больше?

"Обмен веществ" в ядре

Помните — в самом начале главы, когда речь шла о составе ядер, нам пришлось задуматься над тем, каким образом устойчивые ядра могут включать в себя нестабильные нейтроны. Теперь мы подошли, наконец, к ответу.

Новые факты, новые выводы

Рассказав о мезонном истолковании ядерных взаимодействий, мы не упомянули еще о целом ряде важных обстоятельств, которые существенно дополняют нарисованную нами картину. После того как Юкава предсказал новую частицу — мезон, экспериментаторы энергично взялись за ее поиски.

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?

Короткодействие

Эти силы действуют на очень маленьких расстояниях. Из этого мы, собственно, исходили, когда, опираясь в конечном итоге на экспериментальные факты, искали массу мезона. Нечто подобное происходит, если, разломив, скажем, кусок мела пополам, попытаться соединить половинки, прижимая их друг к другу. Почему это не удается?

Знакомство с мезоном начинается с теории

Эти интереснейшие выводы были сделаны впервые японским ученым Юкава. В то время список элементарных частиц был очень скромен: фотон (квант электромагнитного поля), электрон вместе с «зеркально подобным» ему позитроном, нейтрино, протон и нейтрон. Вот, собственно, и все.

Выводы из ... неопределенности

Возражение, касающееся того, что закон сохранения энергии и импульса запрещает внутриядерным протонам и нейтронам испускать и поглощать какие бы то ни было частицы, отпадает сразу.

1 2
RSS-материал