Мезонная теория ядерных сил была предложена в 1934 году советским физиком Таммом. Идея ядерного взаимодействия в определенном смысле напоминала идею электромагнитного взаимодействия, которая была разработана в рамках модели квантовой электродинамики в 1928 году.
В квантовой электродинамике предполагается, что
В рамках классической физики такой процесс очевидно невозможен. Однако, в рамках квантовой физики отрицать возможность такого процесса нельзя.
Согласно принципу неопределенности Гейзенберга:
- это время, которое будет сниматься
- это та неточность, которая возникает в результате снятия
Таким образом, если за время
излучил, а затем поглотил фотон, энергия которого меньше, чем
, то выявить этот процесс принципиально невозможно.
Таким образом, в рамках квантовой физики такой процесс может быть. В квантовой электродинамике взаимодействие происходит за счет обмена этими фотонами, которые называют виртуальными. Виртуальными называют такие частицы, которые принципиально нельзя обнаружить за время их существования.
Согласно Тамму протоны излучают и поглощают некоторые виртуальные частицы, обмен которыми и приводит к ядерному взаимодействию.
В 1935 году японский физик Юкава сумел оценить массу этих виртуальных частиц: масса должна быть больше, чем масса .
Элементарные частицы образуются в верхних слоях атомосферы. В 1936 году обнаружили новые частицы мюмезоны. Бывают положительно заряженные, а бывают отрицательно (). Их массы равны 207
.
- обладает сходными свойствами с
.
И только лишь в 1947 году удалось открыть ряд частиц, которые получили название пимизоны . Масса
,
. Именно
-мезоны являются переносчиком ядерных сил.
При этом возможны следующие ядерные процессы:
Взаимодействие протона и нейтрона в ядре:
Это пример того, как частицы при ядерном взаимодействии произошел обмен координатами и знаками. Это и есть обменный механизм
В таком состоянии нейтрон имеет 25% жизни (всего времени своего существования)
(по модулю)
=> Сумма этих величии отрицательная => эта частица обладает собственным магнитным моментом.
Эксперимент, косвенно подтверждающий правильность мезонной теории ядерных сил: берется тонкостенный стеклянный сосуд, в котором имеется газ из протонов, этот сосуд облучают пучком нейтронов. В пучке после пролета через стеклянный сосуд на месте некоторых нейтронов оказываются протоны. А внутри сосуда такая же доля нейтронов, которые ведут себя также как .
Лекция№7
Ядерные реакции.
Ядерная реакция – это процесс взаимодействия двух ядер с включением ядерных сил, приводящий к образованию новых ядер и элементарных частиц.
В общем виде: , где a – налетающая частица, А – мишень,B,b – продукты реакции.
Как привило, мишень А считается неподвижной относительно лабораторной системы отсчета (относительно земли). Для ядерных реакций выполняются все6 основные закон6ы сохран6е6н6ия: закон сохране6ния энергии, импульса, момента импульса, закон сохранения спина, числа н6укло6нов, закон сохранения электрических зарядов.
Запишем выражение для закон6а сохранения эн6ергии:
кинетические энергии,
- энергия реакции, может быть определен6а как разность масс умноженные на
, либо как разность кинетических энергий.
Реакцию можно разделить на три вида:
- экзоэнергические реакции протекают с выделением энергии.
- эндоэнергетические реакции
- это та минимальн6ая кинетическая энергия, которой должна обладать н6алетающая частица, для того чтобы ре6акция произошла.
Закон сохранения импульса:
Импульс системы до реакции должен быть равен импульсу системы после реакции.