Нуклоны Сильное взаимодействие

Силы, действующие между нуклонами. Сильные взаимодействия [c.591]

Нуклоны. Сильное взаимодействие [c.708]

Свойства ядер. Существование ядер обусловлено действием так называемых ядерных сил (сильным взаимодействием). Они действуют между нуклонами на малых расстояниях (<10 м) и значительно превосходят кулоновское отталкивание одноименно заряженных протонов. Точный закон действия ядерных сил пока не известен. Ядерные силы обладают свойством насыщения и не зависят от заряда взаимодействующих частиц. Радиус ядра Ляд 1,2-10 Аг см, где Аг — массовое число. Отсюда следует, что все атомные ядра независимо от размера имеют одинаковую плотность порядка 10 кг/м (1 см ядерного вещества весит более 100 млн. т). [c.49]

Протоны и нейтроны принято называть нуклонами. Вследствие сильного взаимодействия между нуклонами можно говорить о состояниях всего ядра в делом, а не о состояниях отдельных нуклонов. Однако при приближенном рассмотрении для объяснения многих свойств ядер оказалась очень полезной так называемая оболочечная модель ядра, в которой допускается [c.367]

Система пион—нуклон является частью физики сильного взаимодействия, поэтому она подчиняется общим симметриям и законам сохранения, которые мы сейчас и рассмотрим кратко [4]. [c.19]

Важным понятием в физике сильного взаимодействия является изоспиновая симметрия. Исторически понятие изоспин возникло из наблюдения, что протон-протонные, протон-нейтронные и нейтрон-нейтронные силы примерно равны в состояниях с одинаковой пространственной и спиновой симметрией. Поэтому естественно считать протон и нейтрон двумя состояниями одной частицы — нуклона. По аналогии с двумя возможными ориентациями частица со спином 1/2, протон и нейтрон интерпретируются как две компоненты дублета по изоспину 1/2 [c.20]

Аналогично три зарядовые состояния пиона л, л , я ) отождествляются с компонентами триплета с изоспином 1, т.е. с компонентами вектора в изоспиновом пространстве. Изоспиновая симметрия означает, что сильные взаимодействия инвариантны относительно вращений в изоспиновом пространстве. Таким образом, полный изоспин взаимодействующей системы пионов и нуклонов является сохраняющейся величиной. Формальный аппарат дан в Приложении 3. [c.20]

Ядро можно рассматривать как систему взаимодействующих нуклонов, пионов и изобар А(1232) это главное, что возникло в физической картине из наших предыдущих исследований сильных взаимодействий пионов с ядрами. Настоящая глава посвящена изучению пионных ядерных явлений, исследуемых с помощью электронов и фотонов [1], в результате которого картина должна существенно проясниться. Исследования с использованием электромагнитных взаимодействий дают ряд наиболее сильных прямых доказательств наличия у ядер пионных и Д-изобарных степеней свободы. [c.296]

В первую очередь отметим, что на ядерные свойства изотопов решающим образом влияет тот факт, что ядерные силы, удерживающие нуклоны в ядре, обязаны своим происхождением так называемому сильному взаимодействию, которое во много раз интенсивнее электростатических сил. Так, ядерные силы, действующие в ядре между двумя протонами, на два порядка превышают силы электростатического взаимодействия между ними. Одной из основных характеристик ядерных сил является их независимость от зарядового состояния нуклонов, в результате которой взаимодействие двух протонов, двух нейтронов или нейтрона и протона одинаково, если одинаковы состояния относительного движения этих пар частиц и их спиновые состояния. В результате преобладающего действия ядерных сил число протонов в ядре и, соответственно, его заряд в слабой степени (особенно для лёгких ядер) влияют на основные характеристики нуклидов. Поэтому, их ядерные свойства будут, главным образом, определяться числом нуклонов в ядре и сильно различаться в семействе изотопов, принадлежащем одному химическому элементу, в отличие от физико-химических свойств, определяемых количеством электронов в атоме. Близкие же ядерные свойства, что и подтверждается в экспериментах, будут наблюдаться у изобар — атомов, ядра которых содержат одинаковые количество нуклонов А. Для тяжёлых элементов с ростом Z электростатическое взаимодействие между протонами увеличивается и ядерные свойства начинают сильно различаться даже у изобар. [c.20]

С точки зрения ядерной физики изотопы одного и того же элемента отличаются не только и не столько по массе атомного ядра, сколько по своим свойствам, проявляющимся в ядерных реакциях. Коллективы разных количеств нуклонов при одинаковом числе протонов образуют качественно различные квантовомеханические системы, поскольку связь нуклонов в ядре определяется главным образом их сильным взаимодействием. Системы уровней возбуждения ядер разных изотопов отличаются качественно — и по энергиям и по квантовым числам этих уровней. [c.7]

Напротив, ядра с разным зарядом, но одинаковым суммарным числом нуклонов — изобары — демонстрируют подобные группы уровней возбуждения. Это иллюстрирует определяющую роль сильных взаимодействий нуклонов ядра, не зависящих от электрического заряда. [c.7]

На рис. III. 1 показана схема образования нейтрального атома из фундаментальных фермионов. Ядро атома состоит из связанных нуклонов, которые в свою очередь представляют собой бесцветные тройки кварков. За образование ядра отвечают главным образом сильные взаимодействия. Положительно заряженное ядро окружено облаком электронов или электронной оболочкой, структура которой определяет его электронные — в частности, химические — свойства. Эти свойства атома обусловлены главным образом электромагнитными взаимодействиями электронов и ядра. Поэтому весьма близки электронные и химические свойства изотопов — атомов, в ядре которых одинаковое число заряженных протонов и разное количество нейтронов. [c.699]

Возможно, что такое обрамление представляет собой короткоживущие мезоны, которые определяют механизм возникновения сильного взаимодействия между нуклонами. Если исключить такое облако мезонов, окружающее нуклон, то нуклон можно описать в двух его состояниях (протон и нейтрон) следующим образом он состоит из центрального сферического положительного заряда -i-V2e, который можно отождествить с зарядом, внутренне присущим нейтрону, и оболочки + 2 для протона и — е для нейтрона, представляющей компоненту электрического вектора. [c.713]

Распад нейтрона на протон, электрон и нейтрино нельзя объяснить сильными взаимодействиями (разд. 25.3) или электромагнитными силами. Ферми предположил, что между некоторыми частицами происходит взаимодействие иного рода, называемое слабым взаимодействием. Оно приблизительно в 10 раз меньше сильных взаимодействий, происходящих между нуклонами и аналогичными частицами длительность реакции при этом имеет порядок 10 с, тогда как сильные взаимодействия протекают за время 10 с. [c.715]

Тяжелый мезон обусловливает при этом сильное взаимодействие между нуклоном и гипероном. [c.538]

В некоторых случаях вообще оказывается невозможным рассматривать изучаемую многоэлектронную систему в виде собрания различимых, достаточно хорошо локализованных подсистем, и тогда электронную корреляцию в таких системах нужно исследовать в самом общем виде. С такой ситуацией мы сталкиваемся, например, в случае электронного газа, для которого концепция локализованных двухэлектронных связей не имеет никакого смысла. Трудности исследования корреляции для такого рода систем совершенно подобны тем, с которыми сталкивается теория ядерной материи (т. е. систем сильно взаимодействующих друг с другом нуклонов). Поэтому результаты, полученные в этой теории, можно с успехом перенести в теорию рассматриваемых здесь многоэлектронных систем. В частности, особенно поучительно использовать теорию так называемого кластерного разложения общей М- [c.239]

Основными особенностями ядерных сил являются их очень значительная величина (они в 10 раз сильнее гравитационных) и очень малый радиус действия. Последний составляет лишь около 3-10 см, т. е. нуклон способен взаимодействовать только со своими ближайшими соседями. [c.557]

Энергия связи. Как было показано выше, и объем и полная энергия связи ядер почти точно пропорциональны числу нуклонов в ядре. Первое наблюдение показывает, что ядерное вещество практически несжимаемо, второе свидетельствует о насыщенном характере ядерных сил, т. е. означает, что нуклон, находящийся в ядре, по-видимому, взаимодействует лишь с небольшим числом других нуклонов. Это в какой-то мере похоже на поведение атома в жидкости или твердом теле, где он сильно взаимодействует лишь с небольшим числом соседних атомов. Продолжая эту мысль, ядро можно сравнить с каплей несжимаемой жидкости и использовать эту аналогию при рассмотрении вопроса об энергии связи. Следуя капельной модели, с помощью полуэмпирических расчетов удалось получить очень полезные выражения , связывающие полную энергию связи (или массу) с нуклонным составом ядра (т. е. с 2 и 4). Встречающиеся в литературе выражения могут содержать несколько отличные коэффициенты, но характер входящих в них членов всегда одинаков. [c.48]

Эта же самая константа, значение которой оказалось равным 10 эрг-см (см. стр. 251), по современным нредставлениям, определяет протекание процессов, включающих взаимодействие между четырьмя частицами со спином 1/2 (фермионами) нуклонами, электронами (Ч- и —), мю-мезонами (+ и —), нейтрино и антинейтрино и некоторыми гиперонами. Такие взаимодействия называют слабыми, для того чтобы отличить их от значительно болое сильных взаимодействий, обусловленных ядерными силами, и от несколько менее сильных электромагнитных взаимодействий. [Вопросы теории слабых взаимодействий и экспериментального их исследования подробно изложены в монографии Л. Б. Окуня Слабое взаимодействие элементарных частиц , М., 1963 г.— Прим. ред.] Четвертый тип взаимодействий, известных в природе,— это гравитационные взаимодействия, являющиеся наиболее слабыми. [c.244]

В первую очередь отметим, что на ядерные свойства изотопов решающим образом влияет тот факт, что ядерные силы, удерживающие нуклоны в ядре, обязаны своим происхождением так называемому сильному взаимодействию, которое во много раз интенсивнее электростатических сил. Так, ядерные силы, действующие в ядре между двумя протонами, на два порядка превышают силы электростатического взаимодействия между ними. Одной из основных характеристик ядерных сил является их независимость от зарядового состояния нуклонов, в результате которой взаимодействие двух протонов, двух нейтронов или нейтрона и протона одинаково, если одинаковы состояния относительного движения этих пар частиц и их спиновые состояния. В результате преобладающего действия ядерных сил число протонов в ядре [c.20]

Современное состояние науки о ядре и его структуре находится примерно в том же положении, в котором находилась теория строения атома в 1925 г. Имеется возможность проводить измерения свойств ядер, описывать и классифицировать их, но нет еще общей теории, позволяющей объяснить эти свойства. Ядра состоят из протонов и нейтронов, сосредоточенных в небольшом объеме и взаимодействующих сильнее всего лишь со своими непосредственными соседями по ядру. В некоторых отношениях (это касается энергии связи) они подобны спрессованным капелькам однородных частиц, но в других отношениях (предпочтительность четного числа нуклонов и существование магических чисел) они ведут себя так, будто образуют оболочечные структуры, подобные электронным оболочкам. Диаграммы энергетических уровней для ядер могут быть построены на основе спектров у-излучения, сопровождающего ядерные превращения. Ядра, подобно электронам в атоме, тоже имеют основные и возбужденные состояния. [c.435]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями взаимодействия нуклонов внутри ядра. В настоящее время принято считать, что во внутриядерных силах важнейшую роль играет интенсивное взаимодействие между протонами и нейтронами. Силы, действующие в этом случае, проявляются при расстояниях 10 2 см и очень быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально не второй, а значительно более высокой степени его). Наряду с этим взаимодействием сказывается и взаимное отталкивание протонов внутри ядра. Это отталкивание выражается законом Кулона и убывает с увеличением расстояния значительно медленнее. В результате этого у более тяжелых ядер (вследствие большего размера их) силы взаимного притяжения частиц, из которых они состоят, ослабляются, а взаимное отталкивание протонов проявляется относительно сильнее Энергия образования таких ядер из нейтронов и протонов возрастает уже не пропорционально массе, а в меньшей степени, и потому тяжелые ядра менее устойчивы. В связи с этим для тяжелых ядер имеет большое значение наличие указанного выше избытка нейтронов, так как тем самым увеличивается среднее расстояние между протонами и ослабляется их взаимное отталкивание. [c.54]

С молекулярно-кинетической точки зрения внутренняя энергия системы — это совокупность поступательной, вращательной, колебательной, электронной энергии молекул, электронной энергии атомов, сильных и слабых взаимодействий нуклонов в ядре и т. д. Естественно, что определить все эти вклады ни теоретически, ни экспериментально не представляется возможным. Поэтому абсолютное значение внутренней энергии неизвестно, но и в этом нет необходимости, так как обычно важны переходы энергии в различных процессах, а не ее абсолютное значение. Имея дело с численным значением внутренней энергии и ее производных, следует четко представлять, от какого исходного уровня (температура, давление, состав системы) она отсчитывается. [c.323]

Большая устойчивость ядер с заполненными протонными и нейтронными оболочками связана еще с .эффектом спаривания нуклонов . Оказывается, что взаимодействие пары нейтронов (протонов), имеющих проекции полного момента, отличающиеся только знаком, значительно сильнее, чем взаимодействие других пар нуклонов. Эффект спаривания обусловлен остаточным взаимодействием нуклонов в ядре. В ядрах с четным числом протонов и четным числом нейтронов (четно-четные ядра) все нуклоны спарены. Поэтому суммарный момент количества движения четно-четного ядра, находящегося в основном состоянии, [c.370]

Амплитуды пион-нуклонного рассеяния детально исследованы вплоть до энергий 2,5 ГэВ в с.ц.м. [6]. Для кинетической энергии пиона ниже < 300 МэВ взаимодействие в сильной степени определяется s- и р-волнами. Характерное поведение полного сечения и я р-рассеяния (рис. 2.2) показывает доминирующую роль Д(1232)-резонанса в Рзз-канале при = 180 МэВ. Вторая особенность, не очень заметная на рис. 2.2, заключается в слабости s-волнового взаимодействия цри низких энергиях. Это приводит к тому, что р-волновое яК-рассеяние важно даже у порога. [c.27]

В 1936 г. при изучении космических лучей были открыты частицы как положительно, так и отрицательно заряженные, с массой, в 207 раз превышающей массу электрона их открыли Андерсон и Ни-дермейер, а также независимо от них Стрит и Стевенсон. Эти частицы,, теперь называемые мюонами, были приняты вначале за частицы, предсказанные Юкавой. Но тогда они, будучи ответственными за межнуклонные силы, должны были бы вступать в сильное взаимодействие-с нуклонами. Такое сильное взаимодействие должно происходить при сближении с нуклоном за промежуток времени, близкий к 10- с. Однако было установлено, что мюоны распадаются в свободном пространстве, причем период их полураспада составляет около 10 с, а скорость-их распада, как было найдено, не претерпевает значительных изменений при прохождении пучка мюонов через твердые вещества, когда мюоны подвергаются действию нуклонов они, следовательно, не могли быть частицами, предсказанными Юкавой. [c.594]

После проведения в 1945 г. последнего из таких экспериментов физики снова лишились возможности объяснить межнуклонные силы, но ненадолго, поскольку вскоре были открыты сильно взаимодействующие мезоны, получившие название пионов. Эксперименты по изучению космических лучей с использованием многослойной фотоэмульсии для фиксирования треков заряженных частиц, выполненные в 1947 г. английским физиком К. Ф. Пауэллом (1903—1969) и его сотрудниками, привели к открытию трех частиц положительного пиона, нейтрального пиона и отрицательного пиона с массовым числом 273,3 для я+ и я и 264,3 для я° эти частицы обладали способностью к сильному взаимодействию-с нуклонами, как это и было предсказано Юкавой. В настоящее время не вызывает сомнений, что межнуклонные силы, действующие в атомных ядрах, реализуются при участии пионов. Экспериментально было показано участие в межнуклонных силах как заряженных пионов, так [c.594]

При более высоких энергиях сильное взаимодействие в конечном состоянии между нуклонами не столь важно. В этой области более существеным эффектом становится процесс NN NA с последующим распадом Л-резонанса, что дает прямую информацию о AN-переходных матричных элементах. [c.144]

В качестве первого шага мы рассмотрим классическое распространение пиона в системе замороженных нуклонов, пренебрегая внутренними многочастичными степенями свободы. После этого исследуем проблему пион-ядерного отклика в более общем мно-готельном рассмотрении. Акцент в этой главе сделан на главные концепции, которые будут служить основой при существенно более детальном обсуждении процессов пион-ядерного рассеяния в гл. 7, эффектов сильного взаимодействия в пионных атомах в разделах [c.154]

Для фубой оценки предположим, что ядро состоит из N свободных нейтронов и 2 свободных протонов, взаимодействующих с пионом только в первом порядке по амплитуде сильного взаимодействия. Кроме того, рассмотрим случай, в котором размер ядра мал по сравнению с эффективной длиной волны пиона в ядре. В пределе точечного ядра пион имеет один и тот же угловой момент по отношению и к ядру, и к отдельным нуклонам. Тогда пион-ядерная "длина рассеяния Л/ в любой заданной парциальной волне есть когерентная сумма длин л п- и тг р-рассеяния с одинаковыми /. Эта "длина" Л/, согласно приближенным соотношениям (6.29), пропорциональна сдвигу энергии 6Е . [c.215]

По мере продвижения к более высоким энергиям единственной наиболее заметной чертой становится влияние резонанса Д(1232) не только в исходном пион-нуклонном взаимодействии, но также и в пион-ядерной многотельной проблеме. Важным наблюдением, а в действительности — одним из ключевых результатов пионной ядерной физики промежуточных энергий, является то, что изобара выживает как отдельная разновидность барионов в сильно взаимодействующем ядерном окружении она может рассматриваться как квазичастица, точно так же, как и нуклон. Она играет важную роль не только в упругом рассеянии пионов на ядрах, но и как входное состояние для неупругих и абсорбтивных процессов. Фактически, настоящая глава дает реальную экспериментальную поддержку обоснованности того многочастичного подхода в пионной ядерной физике, который был развит в гл. 5. [c.291]

Цветные частицы, например, кварки не могут существовать одиночно в свободном состоянии. Введённый в теории сильных взаимодействий цветной заряд или цвет позволяет сформулировать этот закон в виде правила бесцветной комбинации частиц. Оно гласит, что в свободном виде могут существовать только бесцветные частицы. Например, пара, состоящая из кварка и антикварка, образует минимальную бесцветную комбинацию, поскольку цвет и соответствующий антицвет нейтрализуют друг друга. Из таких пар состоят мезоны. Бесцветны также адроны, в частности, нуклоны, образованные тройками кварков трёх разных цветов, которые в совокупности дают белый цвет. [c.698]

Благодаря сильному взаимодействию между всеми составляющими ядро частицами (нуклонами) и его бесструктурности, ядро можно сравнить с каплей жидкости [19]. Когда падающая частица захватывается ядром, то образуется неустойчивое составное ядро , которое возбуждено как за счет кинетической энергии падающей частицы, так и за счет ее энергии связи в ядре-мишени. Время жизни составного ядра достаточно велико для того, чтобы падающая частица успела потерять свою индивидуальную энергию, а следовательно, и свою индивидуальность. Поэтому, каким образом распадается в дальнейшем составное ядро, зависит только от его состава и степени его возбуждения и вовсе не зависит от того, каким образом оно образовалось. Существование составного ядра прекращается с испусканием одного или многих фотонов или частиц. Если испускается частица, то она может оказаться (но не обязательно) частицей того же сорта, что и падающая. В первом случае окончательная реакция состоит в рассеянии падающей частицы это рассеяние будет упругим или неупругим, в зависимости от того, сохранило ли ядро после рассеяния свою первоначальную или же приобрело большую внутреннюю энергию ). Если же испущенная частица отличается от падающей, то происходит ядерное превращение, например [c.36]

Нуклоны распределены приблизительно равномерно по объему ядра и образуют кубическую плотнейшую упаковку (см. разд. 1.5) так же, как молекулы в капле жидкости. Более глубокая аналогия состоит в равномерном увеличении энергии связи с увеличением числа частиц капельная модель-, Бор, Гамов). Ядра с четными значениями I и N встречаются поразительно часто они устойчивы, при этом особую роль играют следующие магические числа 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126. Йенсен и Геп-нерт-Майер квантовомеханическими методами показали, что для атомных ядер, подобно электронным оболочкам, справедлив принцип заполнения оболочек с особенно устойчивыми заполненными конфигурациями, как будет показано в гл. 5 при рассмотрении инертных газов. В настоящее время продолжаются исследования в области сильных взаимодействий между элементами ядра и выяснение роли мезонов как квантов ядерного поля. [c.41]

Спин-орбитальное взаимодействие нуклонов в атомных ядрах составляет около 10% от всего взаимодействия, т. е. во много раз сильнее соответствующего взаимодействия для электронов. Поэтому оценка (95,13) отношения вероятностей М1- и 2-переходов, полученная на основании раздельного рассмотрения оператора спинового момента, для атомных ядер неприменима. В атомных ядрах вероятность МЬпереходов может быть очень значительной. [c.457]

Параметры, приведенные в уравнениях (2.37) или (2.40), в сильной степени определяют низкоэнергетическое пион-нуклонное взаимодействие. Наиболее важными параметрами являются усредненные по спину и изоспину 8- и р-волновые параметры Ьо и Со и 8-волновой параметр Ь, завиящий от изоспина. Параметры и определяют процессы с переворотом спина. Они редко играют важную роль в общих свойствах л -ядерных взаимодействий. [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология