Основы мезонной теории ядерных сил

Основываясь на свойствах ядерных сил, японский теоретик Юкава предложил теорию, которая объясняла, как удерживаются нуклоны внутри ядра.

За основу теории была взята теория Дирака и подобно фотону, Юкава предложил существование тяжелой частицы, служащей посредником ядерного взаимодействия, т.о. роль π – мезона для ядерной физики была понята в результате теоретического рассуждения. В микромире соотношение Гейзенберга истолковывается как возможность отклонения от закона сохранения энергии, при переходах и превращениях энергии в течении времени . Отсюда , а , и .

Процессы, идущие с нарушением энергии в течение времени

называются виртуальными, а частицы, участвующие в этих процессах называются виртуальными частицами.

Виртуальная частица, двигаясь даже со скоростью света, может пройти расстояние не больше чем , которое определяется размером ядра . Виртуальная частица не может пройти расстояние больше чем R от места своего рождения. Таким образом, если воспользоваться размерами ядра, то можно определить массу ядерного кванта

Оказалось, что при данных оценках получается масса , что соответствует массе π – мезона.

Таким образом, была оценена масса кванта ядерного поля в первом приближении. Отметим, что из-за допущения, что протон и нейтрон являются состояниями одной и той же частицы (нуклона), из обменного характера нуклонного взаимодействия вытекает следующая картина: между двумя нуклонами, находящимися на малых расстояниях происходит обмен π – мезоном, который является переносчиком ядерного взаимодействия , ,

, .Это следует понимать так. Часть времени нуклон находится в заряженном состоянии, а часть в виртуальном. Обмен виртуальными π – мезонами обусловлен взаимодействием между нуклонами.

Согласно выше сказанному, виртуальными будем называть такие процессы, которые идут с нарушением энергетического баланса и поэтому неспособны отойти от источника на расстояние . Для получения потенциала Юкава рассматривается поле ядерных сил по аналогии с электрическим взаимодействием. Взаимодействие между нуклонами включает в себя множество π– мезонов и должно включать в себя выводы, необходимые для решения задачи многих тел. Следовательно, ядерный потенциал не будет окончательно определен для области, где неупругие процессы играют существенную роль; кроме того, необходимо чтобы потенциал ядерного взаимодействия кроме обменного взаимодействия учитывал бы сильное отталкивание на малых расстояниях.