Физика ядра атома. Краткая хронология

Основы ядерной физики были заложены в 1911 г. опытами Резерфорда по рассеянию a-частиц золотой фольгой. В результате этих опытов было установлено, что в центре атома есть Å заряженное ядро размером м. Эксперименты по рассеянию a-частиц другими веществами (азотом, фтором, натрием, алюминием) позволили Резерфорду установить, что в состав ядра входят протоны. В 1920 г. Резерфорд предположил, что, кроме протонов, в состав ядра входят и частицы, равные по массе протону, но не имеющие заряда. В 1932 г. английский физик Джордж Чедвик доказал, что такие частицы действительно входят в состав ядер, и назвал их нейтронами. Оба вида частиц, входящих в состав ядра, назвали обобщающим термином нуклоны. Измерения показали, что их массы практически одинаковы и намного превосходят массу электрона: кг; m_n=1838,6×m_e = 1,675×10^-27кг. Напомним, что атомная единица массы: 1(а.е.м.)= кг .

В 1936г. датчанин Нильс Бори советский физик Я.И. Френкельпредложили капельную модель ядра атома, согласно которой нуклоны ведут себя в ядре подобно молекулам в капле жидкости, но роль объединяющей их силы выполняют не электромагнитные силы межмолекулярного взаимодействия, а ядерные силы - новый вид сил, не известный до тех пор человеку.

15.2. Особенности и природа ядерных сил (F_я)

1) они короткодействующие, т.е. их действие, по сравнению с силой кулоновского взаимодействия F_К протонов, становится пренебрежимо малым на расстоянии м,

причём F_я ; вследствие чего ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом нуклонов;

2) они зарядонезависимые, т.е. величина F_я не зависит от зарядов нуклонов;

3)это нецентральные силы, т.е. величина F_я зависит не только от r, но и от взаимной ориентации моментов импульса (спинов) взаимодействующих нуклонов (оказалось, что нуклоны вращаются вокруг своей оси и центра ядра).

Природа ядерных сил: согласно современным представлениям, ядерное (сильное) взаимодействие осуществляется путём обменамежду нуклонами p-мезонами, являющимися фотонами ядерного поля. В процессе ядерного взаимодействия один нуклон испускает p-мезон, а другой поглощает его. Отметим, что теория ядерного взаимодействия разработана в значительно меньшей степени, чем теория электромагнитного взаимодействия.