Ядерные силы

1.

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
Выполнил:Соснов Савелий
Файёзов Махмуд

2.

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ ОЧЕНЬ СЛОЖНЫ ПО
СВОЕЙ ПРИРОДЕ, В ОТЛИЧИЕ ОТ
ЗАКОНА КУЛОНА ИЛИ ЗАКОНА
ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА, ПРОСТОЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ЯДЕРНОЙ
СИЛЫ НЕ СУЩЕСТВУЕТ.
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ - ЭТО НЕЦЕНТРАЛЬНЫЕ
СИЛЫ. ТЕПЕРЬ МЫ ЗНАЕМ, ЧТО ДЛЯ
ЯДЕР СРЕДНЕЙ МАССЫ ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ
НА НУКЛОН СОСТАВЛЯЕТ ПРИМЕРНО 8
МЭВ, ЧТО НАМНОГО БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ
СВЯЗИ В АТОМАХ. ПОЭТОМУ, ЧТОБЫ
СВЯЗАТЬ ЯДРО ВМЕСТЕ, ДОЛЖНЫ
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ СУЩЕСТВОВАТЬ
СИЛЬНЫЕ ПРИТЯЖЕНИЯ, КОТОРЫЕ
УДЕРЖИВАЮТ ВМЕСТЕ НУКЛОНЫ В
КРОШЕЧНОМ ЯДРЕ АТОМА, ЧТОБЫ
ПРЕОДОЛЕТЬ ОТТАЛКИВАНИЕ МЕЖДУ
ПРОТОНАМИ.

3.

МНОГИЕ ФАКТЫ О ЯДЕРНЫХ СИЛАХ СВЯЗИ
ПОЛУЧЕНЫ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ,
ПРОВЕДЕННЫХ С 1930 ПО 1950
ГОД. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА КУЛОНА ИЛИ
ГРАВИТАЦИОННАЯ СИЛА НЕ МОГУТ УДЕРЖИВАТЬ
НУКЛОНЫ ВНУТРИ ЯДРА ОЧЕНЬ МАЛОГО РАЗМЕРА (≈
10-15) М. ЗАТЕМ ДЛЯ ОБЪЯСНЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ
ЯДРА ЯПОНСКИМ ФИЗИКОМ ЮКАВОЙ БЫЛА
ПРЕДЛОЖЕНА КОНЦЕПЦИЯ НОВОЙ СИЛЫ,
НАЗЫВАЕМОЙ ЯДЕРНОЙ СИЛОЙ. ПРЕДПОЛАГАЛОСЬ,
ЧТО ЭТА ЯДЕРНАЯ СИЛА ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ
СИЛЬНУЮ СИЛУ ПРИТЯЖЕНИЯ, НА ВЕЛИЧИНУ
ПРЕВЫШАЮЩУЮ СИЛУ ОТТАЛКИВАНИЯ
КУЛОНА. ЮКАВА ПРЕДСКАЗАЛ, ЧТО ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
ВОЗНИКАЮТ ИЗ-ЗА ОБМЕНА ЧАСТИЦАМИ,
ИЗВЕСТНЫМИ КАК Π-МЕЗОНЫ, МЕЖДУ
НУКЛОНАМИ. ПОСКОЛЬКУ ЭТИ СИЛЫ ОЧЕНЬ
СЛОЖНЫ ПО СВОЕЙ ПРИРОДЕ, И НЕТ ПРОСТОГО
СПОСОБА ПРОДЕМОНСТРИРОВАТЬ, КАК ОБМЕН
МЕЗОННЫМИ ЧАСТИЦАМИ МЕЖДУ НУКЛОНАМИ
ПРИВОДИТ К СИЛАМ ПРИТЯЖЕНИЯ, ПОЭТОМУ
ПРОЦЕСС МОЖНО ПОНЯТЬ С ПОМОЩЬЮ
СЛЕДУЮЩЕЙ ПРОСТОЙ АНАЛОГИИ:

4.

ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ ДВА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ НУКЛОНА В ВИДЕ
ДВУХ СОБАК И МЕЗОННУЮ ЧАСТИЦУ В ВИДЕ КУСКА
КОСТИ. КАЖДАЯ ИЗ ДВУХ СОБАК ПЫТАЕТСЯ ВЫРВАТЬ КУСОК КОСТИ
У ДРУГОЙ. КОСТЬ БЕШЕНО ОБМЕНИВАЕТСЯ МЕЖДУ ДВУМЯ
СОБАКАМИ, ПОСКОЛЬКУ НИ ОДНА ИЗ НИХ НЕ МОЖЕТ С НЕЙ
РАССТАТЬСЯ. ТАКИМ ОБРАЗОМ, БЫСТРО ОБМЕНИВАЮЩАЯСЯ
КОСТЬ УДЕРЖИВАЕТ ДВУХ СОБАК СВЯЗАННЫМИ. АНАЛОГИЧНО,
ОБМЕН Π-МЕЗОНАМИ УДЕРЖИВАЕТ ДВА НУКЛОНА СВЯЗАННЫМИ
ВМЕСТЕ В ЯДРЕ.

5.

ЧТО ТАКОЕ ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ?
Ядерная сила - это сила, которая существует
между протонами и нейтронами
атомов. Ядерная сила - это сила, которая
удерживает протоны и нейтроны вместе в
ядре.

6.

Эта сила может существовать между протонами,
нейтронами и протонами. Она также может
существовать между нейтронами и
нейтронами. Эта сила отвечает за стабильность
ядра. Все атомы (за исключением водорода)
имеют более одного протона в своем
ядре. Протоны также заряжены
положительно. Кроме того, подобные заряды
отталкивают друг друга. Итак, что удерживает
эти нуклоны вместе в ядре? Разве они не
должны отталкивать друг друга? Вот где может
помочь сильная ядерная сила.
Следуя закону Кулона, заряд протонов, равный
+1e, стремится отталкивать их друг от друга с
помощью силы отталкивания сильным
электрическим полем. Однако ядерная сила
достаточно мощна, чтобы удерживать их вместе
и преодолевать этот барьер на близком
расстоянии.

7.

СВОЙСТВА ЯДЕРНЫХ СИЛ
Ядерная сила - это сильная фундаментальная сила в
природе: величина ядерной силы между двумя
протонами в 100 раз превышает электростатическую
силу отталкивания Кулона и в 10 раз превышает силу
гравитационного притяжения в 36 раз. Ядерная сила
сильнее, чем сила отталкивания Кулона, способна
удерживать протоны связанными в очень маленьком
ядре.
----------------------------------------Ядерная сила - это в основном сила
притяжения: изменение потенциальной энергии с
расстоянием (r) между нуклонами.
График на рисунке показывает, как показано ниже,
потенциальная энергия выделяется на
расстоянии r0 (≈ 0,8 fm). Когда расстояние между

8.

Ядерная сила не зависит от заряда: взаимодействие между двумя нуклонами не зависит от того,
имеет ли один или оба нуклона заряд на них. Другими словами, ядерная сила между протонпротоном (p-p), протон-нейтроном (p-n) и нейтрон-нейтроном (n-n) одинакова, поэтому эти силы
не зависят от заряда.
Ядерная сила - это сила ближнего действия: ядерные силы между двумя нуклонами существуют
только тогда, когда расстояние между нуклонами сравнимо с размером ядра, т.е. порядка 1015. Эти силы перестают действовать, когда расстояние между двумя нуклонами превышает 1015. Более того, нуклон может взаимодействовать только с соседними нуклонами так же, как атом
в твердой форме связывается только с окружающими атомами. Таким образом, эти силы
являются силами ближнего действия.
Ядерная сила - это насыщенная сила: ядерная сила быстро становится равной нулю, когда
расстояние между двумя ядрами составляет всего около 3 fm. Таким образом, нуклон может
притягивать только ближайших соседей и не оказывает никакого влияния на другие
нуклоны. Ядерная сила насыщается в среднем или большом ядре.
Ядерная сила - это обменная сила: ядерные силы обусловлены обменом π-мезонов между
нуклонами, поэтому их называют обменными силами.
Ядерная сила - это нецентральная сила: сила между двумя нуклонами не действует вдоль линии,
соединяющей их центры, и поэтому называется нецентральной силой.
Ядерная сила зависит от вращения: было замечено, что ядерная сила между нуклонами,
имеющими параллельные спины, больше, чем сила между нуклонами, имеющими
антипараллельные спины. Таким образом, они зависят от вращения.

9.

ПРИМЕРЫ ЯДЕРНЫХ СИЛ
Как упоминалось ранее, наиболее очевидным примером
ядерной силы является связывание протонов, которые
естественным образом отталкиваются из-за их
положительного заряда.
В широком масштабе эта сила отвечает за огромный
разрушительный потенциал ядерного оружия. Сильные
ядерные силы вызывают выделение энергии при взрыве
ядерного оружия. Он также используется на атомных
электростанциях для создания тепла с целью выработки
энергии, такой как электричество.
Более слабая ядерная сила может преобразовать
нейтрон в протон, а протон в нейтрон. Эти силы
присутствуют во множестве процессов, включая
радиоактивный распад, солнечные ожоги,
радиоуглеродное датирование и так далее.

10.

ЯДЕРНАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ
Внутри ядра три формы силы взаимодействуют друг с другом.
Основным взаимодействием в ядре является сильное взаимодействие, которое
гарантирует сплоченность ядра, сталкивая разные нуклоны вместе, а также отвечает за
генерацию альфа-излучения.
Во-вторых, между одинаково заряженными протонами существует электромагнитное
отталкивание, но оно намного меньше, чем сильное взаимодействие.
Третье из этих ядерных взаимодействий - это "слабое" взаимодействие, которое
действует внутри отдельных нуклонов и может иногда приводить к превращению
нейтрона в протон (или наоборот), сопровождающееся образованием бета-излучения.

11.

КАК ВОЗНИКАЕТ ЯДЕРНАЯ СИЛА?
Ядерные силы возникают из-за обмена
частицами, известными как π-мезоны,
между нуклонами. Кроме того, эти силы
очень сложны по своей природе..