Ядерные силы

Ядерные силы. Дальнейшее продвижение в мир элементарных частиц было связано с разгадкой сущности ядерных сил. Действительно, ядро состоит из нейтронов и положительно заряженных протонов.

Но ведь протоны взаимно отталкиваются электрическими силами. Значит, чтобы удержать протоны, в ядре должны быть какие-то мощные силы притяжения. Это и есть ядерные силы притяжения, побеждающие силы отталкивания. Но как передается влияние этих сил от частицы к частице? Этот же вопрос возникает и в случае объяснения существования электрических сил. Ответ на этот вопрос более или менее знаком. Известно, что существуют заряды, но также существуют и электромагнитные поля, создаваемые этими зарядами. И если с одним зарядом что-то произошло, это изменение сразу передается полю, побежит электромагнитная волна (или полетит квант + света - фотон), и другой заряд, уловив эту волну, также претерпит некоторое изменение в своем состоянии. Таким образом, электромагнитное взаимодействие передается от заряда к заряду с помощью перебрасывания фотонами. А какое поле ответственно за сильное ядерное взаимодействие? Что является своеобразным ядерным «клеем», удерживающим протоны и нейтроны в ядре? Попытка решить этот вопрос была сделана советским ученым, лауреатом Нобелевской премии академиком И. Е. Таммом, предложившим гипотезу о том, что роль такого клея играют некоторые частицы-агенты, причем на роль таких агентов были выбраны электроны. Однако гипотеза не могла объяснить количественную сторону ядерных сил. Электроны слишком легкие частицы, поэтому они не могут объяснить величину и очень маленький радиус действия ядерных сил. Годом позже японский физик Хидеки Юкава предположил, что существует новая элементарная частица - ядерный мезон, причем расчеты, сделанные, показали, что для правильного объяснения ядерных сил м ісса ядерного мезона должна быть в две-три сотни раз больше массы электрона. Еще через год частица, похожая на предсказанную, оставила свой след в камере Вильсона. Однако тщательное, изучение свойств вновь открытой частицы показало, что она не обладает всеми необходимыми для ядерного клея свойствами. Она слишком слабо взаимодействовала с веществом. Так, можно сказать случайно, была найдена частица, носящая сейчас название мюона или мюмезона. Мюонов существует два сорта - положительно и отрицательно заряженные. А вот ядерному мезону пришлось ждать до 1947 г. Он был обнаружен тогда, когда научились делать очень чувствительную фотоэмульсию, в которой заряженная частица оставляет следы. Удалось это группе английского физика Пауэлла. Сейчас ядерный мезон называют пионом. Имеются три сорта пионов - положительно заряженные, отрицательно заряженные и нейтральные. Интересно, что и позитрон, и мюон, и пион были обнаружены в результате исследований с помощью космических лучей. Дело в том, что землю со всех сторон буквально «поливают» потоки частиц из космоса от самых разных источников. Атмосфера служит шубой, которая спасает все живущее от губительного влияния ядерных излучений. Падающие на землю космические частицы обладают самыми разными энергиями и вызывают в атмосфере самые разнообразные ядерные реакции, в которых, з частности, рождаются пионы. Пионы не являются стабильными частицами. Заряженные пионы распадаются, рождая мюоны, а те, в свою очередь, через определенное время также распадаются, рождая электроны либо позитроны. И только протон и электрон в свободном состоянии стабильны н могут жить очень долго. Свободный нейтрон также распадается с выходом электрона и протона, но происходит это за длительное, по ядерным масштабам, время - примерно за десять минут. А в стабильном атомном ядре несвободные нейтроны могут жить бесконечно долго.


 

Ядерные силы 2 часть

111