Очевидные свойства ядерных (нуклон-нуклонных) сил

По величине “рогов” в кривой, показанной на рис.5.7, можно судить о соотношении обычных и обменных сил. Они одного порядка.

В заключение этого пункта поясним, почему рассеяние нейтронов сравнительно малых энергий (14 МэВ) изотропно. Рассмотрим np-рассеяние при разных энергиях в рамках дифракционной картины (см. лекцию 1). Первый дифракционный минимум возникает при угле ₁, даваемом соотношением

т.е. чем меньше энергия (и больше ), тем ₁ больше. Отсюда следует, что в пределе очень малых энергий рассеяние становится изотропным (рис.5.9).

Рис. 5.9
К показанному рисунку следует добавить, что четкой серии дифракционных максимумов не будет из-за “смазанности” пространственного распределения заряда в нуклоне.

Результаты большого числа экспериментов показали, что потенциал нуклон-нуклонного взаимодействия имеет радиальную зависимость, представленную на рис.5.10. На расстояниях r_NN>0.3 фм потенциал отрицателен (т.е. между нуклонами действуют силы притяжения). При r_NN<0.3 фм силы притяжения сменяются силами отталкивания (говорят об отталкивающем коре). Похожую форму имеет межатомный потенциал, однако его величина в 10⁶-10⁷ раз меньше, а пространственный масштаб в 10⁵ раз крупнее.

Рис. 5.10

Отталкивающие силы на малых расстояниях препятствуют сближению нуклонов в ядре до состояния предельно плотной упаковки (среднее расстояние между нуклонами в ядре 2.3 фм).

В 1935 г. Юкава заложил основы теории ядерных сил, постулировав существование кванта ядерного взаимодействия (-мезона) с вероятной массой m_c²100 МэВ. -Мезон - формальный аналог фотона - кванта электромагнитного поля. -Мезон открыт в 1947 г. в космических лучах. Взаимодействие двух электронов и двух нейтронов (или протонов) с помощью кванта (переносчика) взаимодействия показано на рис.5.11.

Рис. 5.11

np-Взаимодействие идет с обменом зарядом и осуществляется заряженным -мезоном (рис.5.12).

Рис. 5.12

Оценим массу -мезона, исходя из соотношения неопределенностей

Et  .

Вспомним связь между радиусом сил “a” и массой m переносчика взаимодействия

.