Взаимодействие между элементарными частицами и ядрами Взаимодействие между элементарными частицами

Физические основы спектроскопии ядерного магнитного резонанса определяются магнитными свойствами атомных ядер. Взаимодействие магнитного момента ядра с внешним магнитным полем Во приводит в соответствии с правилами квантовой механики к диаграмме ядерных энергетических уровней, так как магнитная энергия ядра может принимать лишь некоторые дискретные значения Я,- — так называемые собственные значения. Этим собственным значениям энергии соответствуют собственные состояния — те состояния, в которых только и может находиться элементарная частица. Они также называются ста-ционарными состояниями. С помощью высокочастотного генератора можно вызвать переходы между собственными состояниями на диаграмме энергетических уровней. Поглощение энергии можно обнаружить, усилить и записать как спектральную линию, или так называемый резонансный сигнал (рис. 1). [c.10]

Известны две физические формы существования материи — вещество и поле. Вещество — материальное образование, состоящее из частиц, имеющих собственную массу (массу покоя), т. е. это материя на разных стадиях ее организации элементарные частицы — ядра атомов — атомы — молекулы — атомные, ионные или молекулярные агрегации (твердые тела, жидкости, газы) и т. д. Поле—материальная среда, посредством которой осуществляется взаимодействие между частицами вещества или отдельными телами. Основной характеристикой этой формы материи является энергия. Гравитационное, электромагнитное поля, поле ядерных сил — примеры различных видов полей. [c.5]

Взаимодействие между элементарными частицами и ядрами [c.534]

Ядерные реакции возникают тогда, когда ядра взаимодействуют с элементарными частицами — нейтронами п, протонами р, дейтронами с , а-частицами, у-квантами или когда ядра взаимодействуют друг с другом. Для осуществления ядерной реакции бомбардирующая частица должна проникнуть в ядро мишени, где между нею и ядром действуют ядерные силы притяжения. Но чтобы бомбардирующая частица могла проникнуть в ядро, она должна преодолеть кулоновское поле ядра — потенциальный барьер, т. е. иметь энергию, превышающую кулоновское поле ядра. [c.472]

Общий принцип природы состоит в том, что свойства вещества определяются его составом и строением. Из многих известных видов элементарных частиц, образующих материю, химия, объектами изучения которой являются атомы, молекулы, их ионы и радикалы, в основном оперирует ядрами и электронами. Таким образом, самые различные химические проявления вещества — его реакционная способность, пространственное строение молекул, наиболее важные физические свойства атомов, молекул и их ансамблей — опр деля-ются движением ядер и электронов и физическими законами, описывающими взаимодействие ядер и электронов между собой. [c.7]

Доказательство сушествования л-связывания может быть получено также с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Известно, что спин электрона квантуется как ms = 1/2. Подобным образом, элементарные частицы, входящие в состав ядра, имеют квантованные спины, так что ядро может обладать суммарным магнитным моментом. Константа 1а-в характеризует меру взаимодействия магнитных моментов ядер А и В через электроны образующие связь. Соотношение между константой /л в и кратностью связи А—В может быть представлено следующим образом [57, 751. Если электрон находится в области ядра А, его спин может взаимодействовать со спином этого ядра. Взаимодействие этого электрона также и с ядром В вызывает взаимодействие ядер А и В, значение константы которого будет пропорционально связывающей электронной плотности для каждого ядра. При оценке константы этого взаимодействия следует учитывать три фактора а) гибридизацию орбиталей соответствующих атомов, так как только -электроны имеют определенную электронную плотность вблизи ядра, б) заряды на атомах А и (или) В, поскольку положительные заряды притягивают электроны и увеличивают взаимодействие, а отрицательные заряды уменьшают его и в) прочность ковалентной связи между А и В (при чисто ионной связи не может быть никакого обмена электронами). Ввиду этого интерпретация спектров ЯМР затруднена. Если факторы б) и в) относительно постоянны, константы /а-в могут дать информацию о гибридизации, т. е. о -характере участвующих в связывании орбиталей [76, 771, а если гибридизация постоянна, то можно оценить частичные заряды на атомах [78, 791. [c.301]

В настоящее время все силы, действующие в природе, могут быть приведены к четырем типам сил. Самыми мощными из них являются ядерные силы (так называемое сильное взаимодействие). Они действуют между тяжелыми элементарными частицами — барионами (протоны, нейтроны). Следующими по величине взаимодействия являются электромагнитные силы, действующие между всеми частицами, обладающими электрическими зарядами. Эти силы действуют, например, в атомах между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. К следующему типу относятся так называемые силы слабого взаимодействия, которые проявляются лишь при распаде элементарных частиц на другие частицы. Самыми слабыми силами в природе являются гравитационные силы — они примерно в 10 раз меньше сильного взаимодействия. [c.44]

По современным воззрениям акт взаимодействия между двумя любыми элементарными частицами сводится к тому, что одна из них испускает фотон, а другая его поглощает. В этом усматривают и механизм мезонного обмена в ядре. [c.12]

Если налетающая ядерная частица не является элементарной, то при столкновении с ядром может произойти возбуждение самой налетающей частицы. При столкновении частица может потерять больше половины своей энергии. Этот процесс по существу представляет собой обмен ролями между ядром—мишенью и налетающей частицей. Взаимодействие в этом случае пропорционально заряду ядра и матричному элементу перехода частицы. Такая частица подвергается существенной деформации другими словами, частица, потерявшая энергию, приобретает новые свойства. [c.174]

Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия ядра с другим ядром, элементарной частицей или фотоном, который длится в течение времени порядка сек или меньше и результатом которого является образование одного или нескольких новых ядер (и, возможно, других частиц). Большинство исследованных до настоящего времени ядерных реакций — это реакции между ядром и легкой частицей (нейтрон, протон, дейтрон, тритон, а-частица, электрон, мезон, фотон), приводящие к образованию ядра другого элемента и вновь одной или более легких частиц. Основным исключением из этого правила являются реакции деления и реакции, протекающие под действием тяжелых ионов (Li, Ве, В, С). [c.64]

Определения. Обратимся теперь к более количественному рассмотрению вероятностей ядерных реакций. Вероятность ядерного процесса обычно выражается величиной о, именуемой сечением и имеющей размерность площади. Этот способ выражения вероятности ядерных процессов связан с элементарным представлением о том, что вероятность реакции между ядром и падающей частицей пропорциональна площади поперечного сечения ядра-мишени. Хотя это классическое представление и не оправдывается в случае реакций, возбуждаемых заряженными частицами (которые должны преодолеть кулоновский барьер) или медленными нейтронами, все же сечение является весьма удобной мерой вероятности любой ядерной реакции. Заметим, что в случае быстрых нейтронов полная вероятность их взаимодействия с ядрами действительно пропорциональна геометрическому поперечному сечению бомбардируемого ядра. [c.69]

Вероятность ядерных реакций характеризуется величиной эффективного сечения захвата (а). Эффективное сечение имеет размерность см-1атол1). Этот способ выражения вероятности ядерных процессов связан с элементарным представлением, согласно которому вероятность реакции между ядром и падающей частицей пропорциональна площади поперечного сечения ядра-мишени. Для наглядности можно представить ядро в виде небольшой лнппени с площадью сечения а (рис. 34), так что каждая частица, попавшая в эту мишень, будет взаимодействовать с ядром. Хотя это представление и не оправдывается в целом ряде случаев, все же сечение является весьма удобной мерой вероятности любой ядерной реакции. [c.39]

Сущность химического взаимодействия между атомами, согласно квантовой теории, сводится к взаимодействию между валентными электронами (которые, переходя с атомных орбит на общемолекулярные, создают единый электронный заряд) и положительно заряженными ядрами. Так как всякие элементарные частицы проявляют корпускулярные и волновые свойства, то в молекуле (а равно в комплексе, монокристалле) валентные электроны находятся не в определенных дискретных точках пространства, а образуют сплошность —непрерывное волновое поле с большей или меньшей электронной плотностью в различных его частях в зависимости от положительных зарядов и структуры ядер. Как раз перераспределение электронной плотности в результате взаимного влияния ядер и обеспечивает тот в высшей степени важный эффект энергетической неравноценности связей, который был зафиксирован еще бутлеровской теорией химического строения. [c.92]

Для химии наибольший интерес представляют стабильные элементарные частицы, такие, как электроны, протоны и нейтроны, которые энергично взаимодействуют между собой, образуя первичную форму вещества — атомы химических элементов. Атомы состоят из положительно заряженного чрезвычайно плотного протонно-нейтронного ядра и диффузной отрицательно заряженной электронной оболочки. Подчиняясь законам квантовой механики, статистики и электродинамики, атомы взаимодействуют между собой, образуя бесчисленное множество химических соединений. Атомы одного вида образуют гомосоединения, атомы разных видов — гетеросоединения, различные по составу и агрегатному состоянию. Все это и есть химическая ( рма материи — вещество. [c.9]

Мы рассмотрели движение частицы со спином V2 в электромагнитном поле. В этом случае взаимодействие характеризуется электрическим зарядом е частицы. Однако, взаимодействия ме жду элементарными частицами могут осуществляться и силами, не зависящими от электрического заряда. Таковы, напрймер, ядерные взаимодействия между нуклонами, обусловленные взаимодействием нуклонов с мезонным полем, или взаимодействия нуклонов с электронно-нейтринным полем, приводящие к преобразованию нуклонов в ядрах и т, д. Таким образом, представляет ингерес исследовать более общий случай движения частицы в произвольном внешнем поле. [c.297]

Бурное развитие техники ускорения заряженных частиц позволило изучать реакции, идущие под действием протонов, дейто-нов, а-частиц, нейтронов, у-квантов, электронов и мезонов (тяжелых электронов) очень большой энергии, измеряемой сотнями и тысячами электрон-вольт. Особый интерес представляет рассеяние элементарных частиц, т. е.. так называемые р, р , р, п и п, п рассеяния. Распределение рассеянных частиц по углам и энергиям позволяет сделать определенные заключения о характере сил элементарного взаимодействия между нуклонами, без чего невозможно построение теории ядерных сил. Рассеяние на легких ядрах позволило изучить распределение нуклонов в ядрах по их кинетической энергии. Кинетическая энергия нуклонов в ядрах при этом оказывается порядка нескольких миллонов или даже десятков миллионов электрон-вольт. [c.207]