Энергические и ядерные силы

Физика > Энергические и ядерные силы

 

Рассмотрите свойства и характеристики ядерной силы – слияние протонов и нейтронов с атомными ядрами: модель ядра атома, влияние на размер ядра, энергия связи.

Ядерная сила несет ответственность за объединение протонов и нейтронов с атомными ядрами.

Задача обучения

• Разобраться в процессе изменения ядерной силы с дистанцией.

Основные пункты

• Ядерная сила притягивает на дистанции в 1 фемтометр, быстро снижается на отметке в 2.5 фм, а отталкивает на 0.7 фм.
• Ядерная сила – остаточный эффект мощного взаимодействия, объединяющего частички – кварки и нуклоны.
• Связывающая ядра энергия всегда выступает положительным числом, а масса атомного ядра уступает сумме отдельных масс протонов и нейтронов при их разделении.

Термины

• Ядро – массивная центральная часть атома с положительным зарядом. Состоит из протонов и нейтронов.
• Кварк – элементарная субатомная частица, формирующая материю.
• Глюон – безмассовый калибровочный бозон, связующий кварки вместе с барионами, мезонами и прочими адронами.

Ядерная сила возникает между двумя или больше элементами атомных ядер. В число компонентов входят нейтроны и протоны, вместе именуемые нуклонами. Именно ядерная сила объединяет протоны и нейтроны с атомными ядрами.

Модель атомного ядра, демонстрирующая пучок двух разновидностей нуклонов: протоны (красный) и нейтроны (синий)

Чтобы разложить ядро на лишенные связи протоны и нейтроны, необходимо работать против ядерной силы. Если же наблюдаем обратный процесс их связи, то сталкиваемся с ядерной силой. Связующая энергия всегда выступает положительным числом, потому что ядрам нужно разделение чистой энергии на элементы. Эквивалентность массы и энергии заставляет массу ядра уступать показателю отдельных нуклонов. Связующую энергию используют в атомных электростанциях и ядерном оружии.

Ядерная сила вызывает притяжение между нуклонами на дистанции в 1 фм, но стремительно падает на отметке в 2.5 фм. На крайне коротком отдалении (0.7 фм) становится отталкивающей. Несет ответственность за физический размер ядер.

Ядерная сила считается остаточной от еще более мощного процесса. Она притягивает частицы – кварки. На высшем уровне оперируют глюонами, которые вмещают кварки и силу, напоминающую электрический заряд.

Ядерные силы между нуклонами рассматриваются как те, что связывают нейтральные атомы и молекулы в химии. Они уступают по мощности электрическим, удерживающим атомы, а дистанция между центрами меньше.

Некоторые комбинации кварков и глюонов создаются от нуклонов в качестве короткодействующих ядерных силовых полей, простирающихся близко от одного нуклона к другому. Они обладают достаточной силой, чтобы объединить нейтроны и протоны на небольших расстояниях, а также преодолеть электрическое отталкивание между протонами в ядре.

---