ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.02.2019
Просмотров: 6180
Скачиваний: 1
Информация о свойствах ядерных сил:
Исследование свойств атомных ядер;
Изучение структуры дейтрона;
Опыты по нуклон-нуклонному рассеянию.
Свойства ядерных сил
Основная задача ядерной физики -
объяснение природы
ядерного взаимодействия
.
Однако нет прямых методов
измерения.
1. Малый радиус действия ядерных сил (
r ≈1 Фм
).
2. Большая величина ядерного потенциала
V ~ 50 МэВ
.
3. Зависимость ядерных сил от спинов взаимодействующих частиц.
4. Тензорный характер взаимодействия нуклонов (нецентральный характер вза-я).
5. Спин-орбитальное взаимодействие.
6. Ядерное взаимодействие обладает свойством насыщения.
7. Зарядовая независимость ядерных сил.
8. Обменный характер ядерного взаимодействия.
9. Притяжение между нуклонами на расстояниях
r > 1 Фм
сменяется отталкиванием
на малых (
r < 0.5 Фм
).
Основные свойства (вместо плана лекции)
Нет законченной теории ядерных сил!!!
Свойства ядерных сил
Ядерные силы
обеспечивают
притяжение нуклонов
– это следует
из факта существования стабильных ядер
Ядерные силы
по интенсивности превосходят все остальные:
. .
.
. .
100
яд вз
эл маг вз
2
(
)
2.23
;
(
)
13.6
W
H
МэВ
W e в атоме Бора
эВ
Ср. удельная энергия связи ядер
ΔW~8 МэВ/нуклон
.
Величина ядерного потенциала
~ десятки МэВ.
Ядерные силы
короткодействующие
1/3
13
0
0
;
1.4 10
R
R A
где R
см
Ядерные силы
обладают свойством
насыщения
.
св
полная энерги
W
cons
я
t
A
A
В противном случае, энергия связи
W
~ A(A+1)
Существование
магических чисел:
p: 2, 8, 20, 28, 50, 82,
114
n: 126,
184
Симметрия
между протонами и нейтронами
Свойства ядерных сил
Ядерные силы
зависят от
спина (нецентральный, тензорный характер)
Одно и то же ядро в состояниях с различными ориентациями спинов
нуклонов обладает различными энергиями связи.
1. Дейтрон:
d(n,p); J=1
+
; Q= +0,286 Фм² >0
– эллипсоид, параллельный J;
спины протона и нейтрона параллельны,
ε= 2,23 МэВ
. При
антипараллельной ориентации спинов связанного состояния вообще не образуется.
2. Рассеяние
нейтронов
на
орто-
и
пара-водороде
орто- → ↑↑
(2 протона
); J=1; (2J+1)=3
(триплет);
пара - → ↓↑
(2 протона);
J=0; (2J+1)=1
(синглет) → по энергии ниже;
Число молекул орто- и пара-водорода
:
3:1
(
Т=20
о
С
)
При рассеянии на орто-:
σ
орто
=125 мб
При рассеянии на пара-:
σ
пара
=4 мб
σ
орто
:σ
пара
≈30
Мезонная теория ядерных сил
При построении теории ядерных сил существует два подхода:
1.
Феноменологический. Используя имеющиеся экспериментальные данные
подбирается вид потенциала для ядерных сил. Далее – решение
уравнения
Шредингера.
2.
Построить теоретическую модель, основанную на обменном характере поля:
передача взаимодействия осуществляется как процесс испускания и
поглощения квантов некоторого поля
Квантовая теория поля:
передача взаимодействия между
частицами осуществляется как процесс излучения и
поглощения квантов поля. Для электромагнитного поля -
обмен фотонами. Совокупность таких процессов образует
электромагнитное поле.
Юкава: нуклоны окружены виртуальными частицами,
носителями некоторых зарядов
g,
образующих
мезонное поле:
0
2
/
r r
g
U
e
r
Хидеки Юкава
(1935 г.): существуют частицы, ответственные за ядерное
взаимодействие между нуклонами, т.е. существует поле, подобное
электромагнитному, но другой природы.
Волновое уравнение для электромагнитного поля в пустом пространстве
(
ρ=0):
связывает
λ
и
ν
Для того, чтобы получить поле Юкавы, в волновое уравнение нужно
добавить доп. член. Для свободной частицы:
2
2
2
2
2
2
1
0
E
p c
c
t
Для точечного заряда – кулоновское поле. Для случая ( )
2
2
2
1
c
0
t
2
e
e
U
e
r
r
2
2 2
2 4
,
0
E
p c
m c
m
2
2 2
2
2
2
1
0
m c
c
t
Уравнение движения мезона в пустом пространстве:
С учетом взаимодействия:
2
2 2
2
2
2
1
4
N
m c
g
c
t
Уравнение Клейна-
Гордона-Фока:
Для стационарного случая:
/
r
N
e
g
r
mc
Мезонная теория ядерных сил
1/ 2.
3/ 2
1
[
]
N
g
г
см
с