Основные характеристики ядерных сил. Обменный характер

Ядерные силы относятся к так называемым сильным взаимодействиям Короткодействие ядерных сил и свойство насыщения Перечислим основные свойства ядерных сил 1. Огромная энергия связи нуклонов в ядре свидетельствует о том, что между нуклонами действуют силы притяжения, что подтверждается существованием стабильных ядер. Эти силы самые интенсивные 2. Уже первые опыты Резерфорда показали, что ядерные силы – короткодействующие Ядерные силы удерживают нуклоны на расстояниях ~ (1,2 ÷ 1,4) ·10^‑13 см. При расстояниях между нуклонами, превышающих 2·10^‑13 см действие ядерных сил не обноруживается. Внутри ядра потенциальная энергия отрицательна представлена некоторой средней величиной (дно потенциальной ямы) 4. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов и от взаимной ориентации орбитального и спинового моментов каждого из нуклонов Если нуклоны одноименные, то наибольшее притяжение между ними наблюдается в случае антипараллельной ориентации их спинов(эффект спаривания нуклонов) 5. Интенсивность ядерного взаимодействия не зависит от электрического заряда нуклонов. Ядерные силы, (р – р), (р – n),(n – n), находящихся в одинаковых состояниях, одинаковы по величине- зарядовая независимостью ядерных сил. 6 Постоянство средней энергии связи на нуклон указывает на свойство насыщения ядерных сил. Это означает, что каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом соседних нуклонов. 7.Ядерные силы имеют нецентральный характер. Центральными называются силы, которые действуют вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела.

8. Ядерные силы имеют обменный характер. Это означает, что взаимодействие между двумя нуклонами - обменом третьей частицей, пи-мезоном. Процесс взаимодействия - обмен виртуальными, а не реальными фотонами. В квантовой механике виртуальными называются частицы, которые не могут быть обнаружены за время их существования Существует три типа пионов - положительный (π⁺) пион с зарядом е, отрицательный (π^-) с зарядом - е и нейтральный (π⁰). Все три частицы нестабильны. Заряженные пионы имеют одинаковую массу, равную 273m _е (140 МэВ), и время жизни τ = 2,55·10^-8 с. Масса нейтрального пиона составляет 264m _е (135 МэВ), а время жизни τ = 2,1·10^-16 с. Спин любого из пиона равен нулю. . Оценим время виртуального процесса как где радиус действия ядерных сил, а v - скорость пиона. Полагая кинетическую энергию пиона равной средней энергии связи нуклона в ядре МэВ, получим Эту величину часто называют характерным временем ядерного взаимодействия.