Cтраница 1
Состояния нуклона jl - и / / - у несколько различаются по энергии. [1]
Состояние нуклона в различных местах внутри ядра можно характеризовать величиной энергии Е, которую нужно затратить, чтобы извлечь этот нуклон из ядра. Она называется энергией связи данного нуклона в ядре. В общем случае эта энергия различна для протонов и нейтронов и может зависеть от того, в каком месте объема ядра находится данный нуклон. [2]
Поскольку два состояния нуклона являются физически различимыми ( за счет заряда протона и разности масс нейтрона и протона), не очевидно, что понятие изоспина имеет истинный смысл. С экспериментальной точки зрения значение понятия изоспина вытекает из наблюдаемой эквивалентности ( в синглетном спиновом состоянии) ядерных взаимодействий пп, рр и пр. Таким образом, сильные взаимодействия ядерной физики, как обнаружено экспериментально, инвариантны относительно изоспиновых вращений и поэтому не отличают нейтроны от протонов. [3]
Протон является протонным состоянием нуклона с зарядом - - е, нейтрон - его нейтронным состоянием с нулевым электрическим зарядом. [4]
Так, например, состояние нуклона характе - ризуется двумя дихотомическими переменными - спином и зарядом. [5]
Формула ( 15) представляет состояние физического нуклона Ур через бесконечную суперпозицию состояний, содержащих один голый нуклон и произвольное число мезонов. [6]
Поскольку в процессах участвуют только эти 2 состояния нуклонов, задача может быть решена точно. [7]
На рис. 13 приведено относительное положение энергий состояний нуклонов в ядре с учетом спин-орбитального взаимодействия. В соответствии с принципом Паули число нуклонов определенного типа на каждом энергетическом уровне не может превышать числа состояний 2 / 1 с данной энергией. [8]
В действительности это связано с особым характером состояния нуклонов в дейтроне. Оказывается, что значительную долю времени нейтрон и протон пребывают в дейтроне на расстояниях друг от друга 3 - 10 - - м, превышающих радиус действия сил притяжения между ними. Дело в том, что если бы они находились в пределах радиуса действия ядерных сил, то длина дебройлевской волны каждого из нуклонов, имеющая порядок величины радиуса ядра, соответствовала бы столь большим значениям импульса и кинетической энергии частиц, что невозможно было бы образование устойчивого ядра дейтерия. Поэтому устойчивым состоянием дейтрона оказывается состояние с малой энергией связи, но с относительно большим расстоянием между частицами. В ядре гелия Не потенциальная энергия по сравнению с дейтроном увеличивается в шесть раз, а кинетическая энергия - только в два раза, поскольку вдвое увеличивается число нуклонов. Поэтому суммарное взаимодействие всех нуклонов - ядерное и кулоновское - оказывается способным удержать все нуклоны в ядре гелия на расстояниях в пределах радиуса действия ядерных сил. [9]
В действительности это связано с особым характером состояния нуклонов в дейтроне. Оказывается, что значительную долю времени нейтрон и протон пребывают в дейтроне на расстояниях друг от друга. Дело в том, что если бы они находились в пределах радиуса действия ядерных сил, то длина дебройлевской волны каждого из нуклонов, имеющая порядок величины радиуса ядра, соответствовала бы столь большим значениям импульса и кинетической энергии частиц, что невозможно было бы образование устойчивого ядра дейтерия. Поэтому устойчивым состоянием дейтрона оказывается состояние с малой энергией связи, но с относительно большим расстоянием между частицами. В ядре гелия Не потенциальная энергия по сравнению с дейтроном увеличивается в шесть раз, а кинетическая энергия - только в два раза, поскольку вдвое увеличивается число нуклонов. Поэтому суммарное взаимодействие всех нуклонов - ядерное и кулоновское - оказывается способным удержать все нуклоны в ядре гелия на расстояниях в пределах радиуса действия ядерных сил. [10]
На рис. 13 приведено относительное положение энергий состояний нуклонов в ядре с учетом спин-орбитального взаимодействия. В соответствии с принципом Паули число нуклонов определенного типа на каждом энергетическом уровне не может превышать числа состояний 2 / 1 с данной энергией. [11]
Первоначально изонрострапство было введено Гейзенбер1 гом как удобный способ различать нейтронное и протонное состояния нуклона с помощью приписываемой нуклону дихотомической переменной тз, принимающей значение тз 1, если нуклон находится в протонном состоянии, и значение тз - 1, если нуклон находится в нейтронном состоянии. Если принять эту абстракцию, рассматривающую протон и нейтрон как два единственно возможных состояния некоторого объекта, называемого нуклоном, то можно использовать математический аппарат, развитый в гл. I и 2, для рассмотрения дихотомической переменной фермионпого спина, изменив только интерпретацию обозначений. [12]
Следует отметить, что (2.7) не является самым общим возможным видом лагранжиана, связывающего невозбужденные и изобарные состояния нуклонов. [13]
Модель ферми-газа показывает также, что при столкновении нуклонов с ядрами малые передачи импульсов ядру будут происходить не часто, так как состояния нуклонов с малыми импульсами заполнены. Требуется передача большого импульса, в противном случае отталкивание не может произойти. Такие эффекты, как мы увидим в § 20, наблюдаются в ядерных реакциях. [14]
Различие в массах покоя заряженных я - и нейтрального я - мезонов, так же как и различие в массах покоя двух состояний нуклона в ядре - протонного и нейтронного, рассматривается на данном этапе развития ядерной физики п связи с представлением о зарядовой независимости ядерных сил и вытекающими отсюда следствиями. Как уже указывалось ( см. § 16.5), ядерные силы, действующие между нуклонами, не зависят от того, в каком состоянии, протонном или нейтронном, находится нуклон, не зависят от того, имеет ли ядерная частица заряд. Различие между протоном и нейтроном в отношении заряда проявляется лишь вэлектромагнитпых, а не ядерных взаимодействиях частиц. Требование зарядовой независимости ядерных сил приводит к определенным ограничениям взаимодействия я-мезонов с нуклонами. [15]