Дейтрон і ядерні сили

В атомній фізиці точне рішення квантових рівнянь може бути отримано тільки для одного найпростішого атома – водню. Він складається всього з двох частинок – ядра і одного електрона, причому в масштабах атома ядро ​​можна вважати точковим. Взаємодія між ними описується добре вивченим електромагнітним потенціалом. У світі ядер таких простих систем немає. Навіть найпростіше ядро ​​легкого водню – протон – включає в себе безліч частинок – це три валентних кварка і море струмових кварків і глюонів. Але якщо забути про те, що нуклони не елементарні, то найпростіше складене ядро ​​- ядро ​​важкого водню дейтерію.

Воно складається з двох частинок – протона і нейтрона. У першому наближенні енергію взаємодії між ними можна представити у вигляді “прямокутної ями” радіусом R = 2,3 Фм (тобто радіус дії ядерних сил дуже малий – вони “короткодіючі”). Скориставшись виміряним значенням енергії зв’язку дейтрона Eсв = 2,23 МеВ, можна оцінити глибину потенційної ями U0. Вона виявилася рівною 29 МеВ. (Це дуже велика величина. Ядерні сили “найсильніші” в природі, тому взаємодія, що зв’язує нуклони в ядрі, і отримало назву “сильне”.) З’ясувалося, що при таких параметрах ями в ній існує тільки одне пов’язане стан, тобто збуджених станів у дейтрона немає. Їх дійсно ніколи не спостерігали. Дейтрон – найпростіша система сильно взаємодіючих частинок. При її вивченні з’ясувався ряд характерних особливостей ядерних сил.

1. Ядерні сили залежать від изотопического спина. Взаємодія між двома нуклонами в стані з ізоспіном I = 0 набагато сильніше, ніж в стані з I = 1.

2. Ядерні сили істотно залежать від взаємної орієнтації спінів частинок. Спін дейтрона J = 1. Пов’язане p-n стан зі спіном J = 0 не спостерігалося. Звідси випливає, що взаємодія протона і нейтрона при паралельних спинах набагато сильніше, ніж при антипаралельних спинах.

3. Ядерні сили нецентральних. Центральними називаються сили, що діють уздовж лінії, що з’єднує взаємодіючі частинки, якщо, звичайно, вони точкові. Гравітаційні сили центральні, кулонівських сили центральні (по крайней мере, при сьогоднішній точності їх вивчення). А ось про ядерні сили цього сказати не можна. Є кілька свідчень нецентральних сил, що діють між нуклонами, на що, наприклад, вказують величина дипольного магнітного моменту дейтрона і ненульовий електричний квадрупольний момент.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Дейтрон і ядерні сили