Атомные и молекулярные спектры

Ядерные силы. Модели ядра.

Наблюдаемая на опыте устойчивость ядер означает, что ядерное взаимодействие не может быть сведено к электрическому, магнитному или гравитационному взаимодействиям. В самом деле, между протонами в ядре должна действовать кулоновская сила отталкивания. Наличие магнитных моментов у протонов может вызывать как притяжение, так и отталкивание (в зависимости от взаимной ориентации магнитных моментов). Гравита­ционная сила, хотя и отвечает притяжению нуклонов, намного слабее кулоновской. Следовательно, в случае атомных ядер име­ет место особое взаимодействие. Это взаимодействие называют сильным, а отвечающие ему силы — ядерными. Ядерные силы — это силы, действующие между нуклонами и удерживающие их в ядре.

Основные свойства ядерных сил:

являются силами притяжения;

являются короткодействующими: действие ядерных сил проявляется только тогда, когда расстояние между двумя нук­лонами ~ 10~15 м; с увеличением расстояния они быстро умень­шаются до нуля, а при расстояниях, меньших их радиуса дейст­вия, примерно в 100 раз больше кулоновских сил, действующих между протонами (на том же расстоянии);

обладают зарядовой независимостью: ядерные силы двух нуклонов не зависят от их электрических зарядов. Силы, дейст­вующие между двумя протонами, или двумя нейтронами, или между протоном и нейтроном, за вычетом кулоновских сил одинаковы. Это указывает на неэлектрическую природу ядерных сил;

имеют способность к насыщению: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Это свойство проявляется в том, что удельная энергия связи нуклонов в ядре (за исключением легких ядер) с увеличением числа нуклонов не растет, оставаясь приблизитель­но постоянной;

зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействую­щих нуклонов: протон и нейтрон, например, образуют дейтрон (,Н) только при параллельной ориентации их спинов;

не являются центральными силами: их нельзя представить в виде сил, действующих от одного центра сил. Это обусловлено наличием спина взаимодействующих частиц.

Создание единой последовательной теории атомного ядра до настоящего времени затруднено из-за сложного характера и недостаточной определенности данных о ядерных силах, из-за громоздкости и трудности точного решения квантовых уравне­ний, описывающих движение большого числа нуклонов в ядре, из-за обязательности учета движения нуклонов вследствие силь­ного взаимодействия между ними. Поэтому в теории ядра используют модельный подход, основанный на аналогии свойств атомных ядер со свойствами, например, жидкой капли, элек­тронной оболочки атома и т. д.: соответственно модели ядер называют капельной, оболочечной и т. д. Каждая из моделей описывает только определенную совокупность свойств ядра, а потому, обладая ограниченными возможностями, не может дать его полного описания.

Высшая математика Лекции, конспекты, курсовые, примеры решения задач