Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.1: Характеристика ядерних сил

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    79450

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У цій частині курсу ми хочемо вивчити будову ядер. Це, в свою чергу, дасть нам уявлення про енергії та сили, які зв'язали ядра разом, і, отже, про явища (які ми вивчимо пізніше), які можуть їх розбити або створити.

    Для вивчення ядерної структури нам потрібно знати складові ядер (нуклони, тобто протони і нейтрони) і розглядати їх як об'єкти QM. З точки зору QM, як ми вивчали до сих пір, ми хочемо спочатку дізнатися, що таке стан системи (при рівновазі). Таким чином, ми хочемо вирішити незалежне від часу рівняння Шредінгера. Це дасть нам енергетичні рівні ядер.

    Точний характер сил, що утримують разом складові ядра, - це вивчення квантової хромодинаміки, яка описує та шукає джерело сильної взаємодії, одного з чотирьох фундаментальних взаємодій, поряд з гравітацією, електромагнітною силою та слабкою взаємодією. Ця теорія виходить далеко за межі цього курсу. Тут ми хочемо лише вказати на деякі властивості взаємодії нуклон-нуклеон:

    • На невеликих відстанях сильніше кулонівської сили: ми знаємо, що ядра містять щільно упаковані протони, таким чином, щоб зберегти ці протони разом, ядерна сила повинна бити кулонівське відштовхування.
    • Ядерна сила знаходиться на невеликій відстані. Це підтверджується тим фактом, що взаємодія між, наприклад, двома ядрами в молекулі продиктована лише кулонівською силою, а не ядерною силою.
    • Не всі частинки піддаються ядерній силі (помітним винятком є електрони)
    • Ядерна сила зовсім не залежить від заряду частинок, наприклад, вона однакова для протонів і нейтронів.
    • Ядерна сила дійсно залежить від спина, як ми доведемо у випадку з дейтроном.
    • Експерименти можуть виявити інші властивості, такі як той факт, що існує відштовхуючий термін на дуже коротких відстанях і що існує компонент, який є кутовим залежним (сила тоді не центральна, а кутовий імпульс не зберігається, хоча ми можемо нехтувати цим до першого наближення).

    Спочатку ми побачимо, як ці характеристики відображаються в гамільтоніан найпростішого (нетривіального) ядра - дейтрона. Це єдине ядро, яке ми можемо спробувати вирішити аналітично, сформувавши повноцінну модель взаємодії між двома нуклонами. Порівнюючи модельне прогнозування з експериментальними результатами, ми можемо перевірити, чи правильні характеристики описаної нами ядерної сили. Потім ми пізніше вивчимо, як властивості ядерної сили формують природу і склад стабільних і нестабільних ядер.