Cтраница 3
Дальнейшее развитие проблемы ядерной энергии теснейшим образом связано с прогрессом в сооружении мощных ускорителей, так как новые успехи в исследовании природы ядерных сил и устойчивости атомных ядер возможны только в том случае, если исследователи будут обладать мощными средствами воздействия на ядра. [31]
Конечно, не все свойства можно объяснить с помощью оболочечной модели ядра, но ведь до сих пор остается нерешенным центральный вопрос в строении ядра - природа ядерных сил. [32]
Изучение ядерных реакций интересно не только с научной точки зрения ( что связано с возможностью более детального исследования строения и свойств атомных ядер, а также получения данных, проливающих свет на природу ядерных сил), но и имеет очень большое практическое значение. Это вызвано следующими обстоятельствами. Как уже указывалось, число естественных радиоактивных элементов весьма ограниченно; большая часть их - это радиоактивные изотопы элементов, расположенных в конце периодической системы. В то же время потребности народного хозяйства в радиоактивных изотопах, необходимых для использования в качестве источников излучений и при проведении специальных научных исследований методом меченых атомов, значительно превышают те возможности, которые предоставляет экспериментатору природа. Поэтому искусственное получение изотопов при помощи соответствующих ядерных реакций ( причем именно тех изотопов, которые необходимы для проведения той или иной конкретной работы) открывает перед исследователями и инженерами фактически неограниченные возможности. [33]
Ядерными силами называют силы взаимодействия между протонами и нейтронами в ядре. Природа ядерных сил до сих пор остается невыясненной. Однако целый ряд ядерных свойств может быть описан на основе моделей строения ядер. [34]
Прежде чем рассматривать ядерные реакции, интересно отметить различие порядков величин энергии, выделяемой при физических, химических и ядерных изменениях, которые претерпевает вещество. Вследствие короткодействующей природы ядерных сил и электростатического отталкивания между протонами стабильные ядра могут быть представлены как капли сферической формы с радиусом - 10 - 12 см. Эти положительно заряженные капли притягивают электроны и образуют нейтральные атомы, размеры которых из-за отсутствия резкой границы точно определить нельзя, но которые можно представить как шарики с размытыми краями и радиусом - 1СГ8 см. Атомы в свою очередь посредством ионных и ковалентных сил образуют молекулы, а молекулы обычно образуют кристаллы или реже жидкие или аморфные системы. В таблице 45 даны значения энергии, выделяемой в некоторых конкретных случаях физических, химических и ядерных превращений. [35]
Между элементарными частицами, образующими атомные ядра, - нейтронами и протонами - действуют специфические ядерные силы, которые не сводятся ни к электромагнитным, ни к гравитационным силам. О природе ядерных сил мы знаем в настоящее время очень мало. Хорошо известно лишь, что эти силы характеризуются очень малым радиусом действия и чрезвычайно большой интенсивностью. [36]
Согласно предыдущему, наша ближайшая задача заключается в характеристике ядерного поля. История постепенного выяснения природы ядерных сил весьма поучительна. [37]
Причины, которые управляют силами, действующими в ядрах ( ядерные силы), и величинами энергий связи, по-видимому, подчиняются совершенно особым законам, отличным от тех, которыми определяется поведение электронов, ответственных за обычные физические и химические свойства. Следует отметить, что природа ядерных сил окончательно не выяснена. Они действуют лишь на очень коротких расстояниях ( порядка 1 ( Н5 м) и связывают между собой небольшие структурные субъединицы ( например, ансамбль двух протонов и двух нейтронов), а также отдельные протоны и нейтроны, образуя большие ядра. [38]
В 1934 г. советский физик И. Е. Тамм показал, что из факта существования такого распадного р-взаимодействия должно вытекать и существование некоторого потенциала сил между нейтроном и протоном. Отсюда возникла возможность объяснить природу ядерных сил. Однако, как показал сам Тамм, эти силы чрезвычайно слабы и не могут быть теми основными ядерными силами, которые обеспечивают устойчивость ядер. [39]
В докладе, с одной стороны, подводятся итоги твердо установленным характеристикам ядерных сил, с другой - подвергается критике ряд методов расчета этих сил, весьма распространенных в современной литературе, но лишенных какой бы то ни было доказательности. В заключение рассматривается положение вопроса о природе ядерных сил. [40]
Никаких других разумных гипотез о природе ядерных сил мне неизвестно. Таким образом, в настоящее время вопрос о природе ядерных сил является совершенно открытым. Единственное, что мы о них можем сказать с большой степенью уверенности, - это то, что ядерные силы являются силами особого рода и не носят электромагнитного характера. [41]
Наилучшим из сделанного он считал проведенный в 1934 г. анализ природы ядерных сил, позволивший выдвинуть гипотезу об ответственности за их проявление так называемых бета-сил, то есть обменных электрон-позитронных пар. На исследования Тамма, как основополагающие, ссылался будущий нобелевский лауреат Хидеки Юкава, обосновавший в 1935 г. генезис ядерных сил как результат обмена гипотетическими частицами; эти частицы, массу которых теоретически рассчитал японский ученый, были обнаружены в 1937 г. Карлом Дейвидом Андерсоном в космических лучах и названы мезонами. [42]
Другие мезоны, которые открыты или на существование которых по крайней мере имеются указания, исчисляются десятками. Они могут оказаться в большей или меньшей степени существенными для выяснения природы ядерных сил. Они пока что относятся не к ядерной физике, а к физике высоких энергий. [43]
Кроме того, ядро обладает также магнитным моментом. Точные значения магнитных моментов атомных ядер могут дать дополнительные сведения о природе ядерных сил, а также помочь в выборе соответствующей модели ядра. За последние несколько лет Раби и его сотрудники разработали новый очень точный метод для определения магнитных моментов ядра. Этот метод непосредственно вытекает из опыта типа Штерна-Герлаха для определения магнитного момента электрона, обусловленного его спином. Он известен под названием магнитного резонансного метода. [44]
Важнейшей проблемой, которую выдвинула нуклеон-ная модель ядра, является фундаментальный вопрос о силах, действующих между протоном и нейтроном. Укажем сразу, что эта проблема до сих пор окончательно не решена, хотя при ее анализе достигнуты очень большие успехи как в смысле выяснения природы ядерных сил, так и в направлении построения общей теории взаимодействия всех частиц и полей. Наиболее существенный прогресс связан, во-первых, с открытием возможности взаимодействия через частицы с конечной массой покоя, сопоставленные некоторым полям, и, во-вторых, с предсказанием и открытием новой частицы - мезона, перенося-щей ядерные силы, средней по массе между нуклеонами и электронами. [45]