Cтраница 4
Ядро-капля и капля жидкости имеют общие физические свойства. Ядерные силы, так же как силы молекулярного взаимодействия, обладают свойством насыщения. Это означает, что каждый нуклон взаимодействует только с несколькими ближайшими частицами и не взаимодействует со всеми остальными. Подобно молекулам в обычной капле, нуклоны, находящиеся в ядерной капле, испытывают взаимное притяжение и находятся в интенсивном беспорядочном движении. В связи с большой плотностью ядра ( около 1038 частиц / еж3) столкновения нуклонов в ядре столь часты, что независимое движение отдельных нуклонов невозможно, вследствие чего данная модель ядра называется гидродинамической. Считается, что, как и обычная капля, ядерная капля предохраняется от растекания силами поверхностного натяжения. [46]
Выше были рассмотрены валентные силы. Эти силы, будучи связань с ориентацией спинов электронов, обладают свойством насыщения. Кроме того, эти силы действуют на коротких расстояниях. Так как по мере удаления от атома электрическая плот ность убывает экспоненциально с увеличением расстояния от центра атома то и валентные силы убывают экспоненциально с увеличением расстояни. [47]
Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым ядрам объясняется электростатическим отталкиванием протонов. Кулоновская энергия пропорциональна квадрату числа протонов ( кулоновские силы не обладают свойством насыщения) и обратно пропорциональна размерам ядра. Поэтому вклад кулоновских эффектов в удельную энергию связи возрастает при переходе к более тяжелым ядрам. [48]
Пока можно сказать, что ядерные силы, подобно химическим, обладают свойством насыщения. Это дает основание рассматривать ядерные силы подобно химическим как результат обмена какими-то частицами. Предполагают, что такими частицами являются п-мезоны. [49]
Так, подобно короткодействующим ядерным силам, силы взаимодействия молекул жидкости имеют малый радиус действия. Ядерные силы, как и силы, действующие между молекулами жидкости, обладают свойствами насыщения. Далее, для капли жидкости характерна постоянная плотность ее вещества ( при заданных внешних условиях - температуре и давлении), не зависящая от числа частиц, входящих в каплю. Как известно, ядро имеет приблизительно постоянную удельную энергию связи и постоянную плотность, не зависящую от числа нуклонов в ядре. Нужно, однако, сразу же заметить, что ядро-каплю нужно считать заряженной и подчиняющейся законам квантовой механики. Этим ядро существенно отличается от капли жидкости. [50]
Однако, конечно, нельзя считать исключенным, что эти силы носят не обменный, а какой-то иной характер. Во всяком случае, каков бы ни был характер этих сил, они должны обладать свойством насыщения. Это есть единственный обоснованный вывод, как мне кажется, который можно сделать относительно характера ядерных сил на основе всей обширной литературы о строении тяжелого ядра. [51]
Но при измерении такими методами импульсов высокой интенсивности твердотельных лазеров размеры установок и быстродействие, динамический диапазон, свойства насыщения оказываются несовместимыми с задачей воспроизведения с разрешением во времени точных значений интенсивности лазера. [52]
Нейтральные атомы могут притягивать друг друга, образуя молекулы, и это является чисто квантовомеханическим свойством - появлением обменного взаимодействия. Остается выяснить, почему же благородные газы являются химически инертными, почему они отталкивают всякий другой атом. Из химии данное свойство известно как свойство насыщения химических сил. [53]
Таким образом, при достаточно большом массовом числе потенциальная энергия оказалась бы больше кинетической и ядро должно было бы сжиматься, а частицы сливаться друг с другом. В действительности данные по рассеянию показывают, что объем ядра растет пропорционально А, а энергия связи - также пропорциональна А. Это значит, что ядерные силы обладают свойством насыщения. Насыщение, как мы видели выше, является характерной особенностью обменных сил. [54]
Есть лишь одно общее свойство тяжелых ядер, из которого можно даже качественно сделать некоторые важные выводы о характере ядерных сил. Именно, известно, что энергия связи отдельной частицы в ядре и объем, занимаемый ею, почти не зависят от атомного веса тяжелого ядра. Это обстоятельство указывает, что ядерные силы обладают так называемым свойством насыщения. Обыкновенные силы взаимодействия между частицами, монотонно зависящие от их расстояния, привели бы, как это хорошо известно, к существенному возрастанию энергии связи частиц с уменьшением атомного веса ядра и к существенному уменьшению приходящегося на одну частицу объема, ибо потенциальная энергия этих сил пропорциональна квадрату числа частиц, и принцип Паули, противодействующий сближению частиц, недостаточен, чтобы обеспечить постоянство расстояния между частицами. [55]
На возможность объяснить ядерные силы на основе представления об обмене парами между протонами и нейтронами было уже обращено внимание Теллером [5] и Вентцелем [6], которые, однако, рассматривали только обычные электроны ( mmQ) и, кроме того, не могли установить какой-либо связи между предположенным объяснением ядерных сил и другими физическими явлениями. Как уже было отмечено этими авторами, силы, соответствующие обмену парами, не зависят от электрического заряда ядерных частиц и вместе с тем позволяют сохранить виковское объяснение магнитного момента нейтрона. Единственное затруднение состоит в том, что эти силы, по-видимому, не обладают свойствами насыщения. [56]