Ядерные силы. 
Ядерная физика

Нуклоны внутри ядра удерживаются ядерными силами. Их происхождение связано с особым взаимодействием, получившим в физике название сильного. Значение е характеризует величину сильного взаимодействия. Укажем здесь для сравнения, что энергия кулоновского отталкивания двух протонов в ядре, равная.

где (r_jVjV)~ 2 фм (среднее расстояние между нуклонами в ядре), составляет около 0,7 МэВ, что примерно на порядок меньше е.

Некоторые другие свойства ядерных сил можно установить, используя уже известные результаты. Так, например, очевидно, что ядерные силы — эго силы короткодействующие: на расстояниях, существенно превышающих характерные размеры ядра, они равны нулю. Это показывают, например, опыты Рсзср;

Рис. 2.3. Потенциал сильного взаимодействия.

форда: при энергиях ~ 10 МэВ рассеяние одного ядра (а-частицы) на другом происходит так, как будто между ними действует только кулоновская сила.

На расстоянии порядка нескольких фм ядерные силы — силы притяжения. В противном случае нуклоны нс образовывали бы связанные системы — атомные ядра. Отталкивающий характер ядерных сил на расстояниях < 0,5 фм (далеко нс очевидный") был установлен лишь при изучении столкновений нуклонов с энергиями в сотни МэВ. Зависимость потенциала сильного взаимодействия U_s от расстояния между нуклонами показана на рис. 2.3.

Ядерные силы обладают свойством насыщения. При увеличении числа нуклонов в ядре удельная энергия связи с быстро достигает предельного значения и далее меняется уже очень мало (рис. 2.2), т.с. энергия связи W пропорциональна А. Такое поведение W означает, что каждый нуклон внутри ядра взаимодействует не со всеми, а лишь с ближайшими нуклонами. В противном случае энергия связи W была бы пропорциональна как общему числу нуклонов, так и числу связей каждого отдельного нуклона со всеми остальными, г. е. А (А — 1) = А^[1][2].

Еще одним свойством ядерных сил является их зарядовая независимость. Как показывают опыты по нуклон-нуклонному рассеянию, взаимодействие п-п, р-р и п-р одинаково¹, если в каждом случае учесть влияние сил электромагнитной природы (главным образом, кулоновское отталкивание в случае протонов). К тому же выводу приводит рассмотрение энергии в зеркальных ядрах, т. е. таких, которые «получаются» друг из друга путем замены всех протонов на нейтроны и наоборот (например, ^з9К и ³⁹Са).

• [1] Как будет показано в Лекции 4, это справедливо для пар нуклонов в одинаковых квантовых состояниях.
• [2] Время, за которое количество радиоактивного нуклида уменьшается в е раз.