1625913952-eb24d9660fd97b365f78091f0a818088 (532682), страница 51

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 51)

Это противоречие можно устранить, приняв во внимание синглетное взаимодействие. Это будет эквивалентно введению синглетного 8-состояния ('8), которое не обязано быть реальным (виртуальное состояние с энергией на 0,05 Мэв выше уровня распада). Природа снл взаимодействия в Р-состоянии, которые не так хорошо изучены, как силы в 8-состоянии, может проясниться лишь на основе более детального экспериментального материала по высокоэнергетическому рассеянию ядер. Те же самые силы, которые удерживают вместе два нуклона в дейтроне, должны отвечать и за сцепление частиц в других ядрах. Здесь появляется новая характерная особенность — так называемое «насыщение» ядерных сил, очень напоминающее хорошо известное свойство химической связи: два водородных атома, например, объединившись в молекулу, воздействуют на третий атом водорода уже с пренебрежимо малой силой, Полная энергия связи ядра оказывается, грубо говоря, пропорциональной числу нуклонов А.

Имеются, правда, играющая важную роль отклонения от этого правила, о которых мы узнаем позднее, но все-такн можно с приемлемой точностью говорить о средней энергии связи одной частицы. Часто утверждается, что именно этот факт указывает на «насыщающий» характер ядерных сил (которые в этом отношении подобны силам химической связи), т. е. на то, что нуклон взаимодействует лишь с небольшим числом своих соседей. Это утверждение базируется на предположении, что силы обычного характера приводят к пропорциональности полной энергии квадрату числа частиц, так что энергия связи ядра оказалась бы в этом случае пропорциональной Ае.

Однако это суждение ошибочно, как можно видеть из классической теории обычных жидкостей или твердых тел. По этой теории полная энергия системы М частиц равна ПУФ, где Ф есть работа выхода одной частицы — конечная величина, не зависящая от Ф, если У не чересчур мало Насыщающнй характер ядерных сил следует, однако, из свойств стабильности легких ядер. Нельзя беспредельно добавлять к дейтрону все новые и новые нейтроны; известна только одна такая комбинация с однимдобавочнымнейтроном — тритон.Протон, таким образом, может образовывать связанные состояния не более чем с двумя нейтронами. Небольшое число изебаров и изотопов, т.

е. небольшой диапазон изменения А и Е, внутри которого легкие ядра представляют собой устойчивые конфигурашш, можно объяснить лишь на основе предположения, что каждый нуклон способен объединиться лишь с ограниченным числом других нуклонов. (В случае ядер с большими А можно, как мы увидим в 9 5 этой главы, несколько более грубым образом объяснить размеры диапазона стабильности, основываясь на различии объемных и поверхностных снл.) Вплоть до последних лет думали, что эффект насыщения допускает удовлетворительное описание в терминах обменных сил, действующих между нуклонамн в ядре.

Рассматривая такие силы, нужно заменить обычный потенциал У(г) на РУ(т), где Р— оператор перестановки, который, действуя на собственную функцию ф(1,2) двух наборов переменных, переставляет в ней некоторые из переменных: Рф(1,2) ф(2,1). Существуют два независимых типа таких операторов, именно Р, и Рт, переставляющие соответственно спины н заряды частиц. Третью возможную операцию — перестановку координат — нетрудно выразить в терминах операторов Р, и Й„поскольку применение всех трех операций равносильно полной перестановке двух частиц.

В самом деле, по принципу Паули Р,Р,Р, — 1, и так как Р~~ — — Р',=1, то Р, — Р»Р,. В качестве Р можно выбрать либо Р, (как предложил Гейзенберг в !932 г.), либо Р~ (Бартлетт, 1936 г ), либо, наконец,— Р,Р,- (Майорана;-4988 г.). Центральный потенциал в самой общей форме представляет' собой линейную комбинацию всех возможных членов, включая и обычный: К, Я+ РЛ~ (г)-'т- Р,Чъ(г)+ РРМа(Г). Подробный анализ показывает, что правильно подобранная комбинация этих членов приведет к насыщению. В том, что обмен зарядами происходит в действительности, нетрудно убедиться с помощью камеры Вильсона (Лоуренс, 1948 г,). Пучок быстрых нейтронов в водороде (остающийся невидимым) приводит в результате центральных столкновений с протонами к появлению протонных треков, Естественно ожидать, что быстрый нейтрон, столкнувшись с протоном, отклонится на большой угол от первоначального направления (около 9() градусов), в то время как протон придет в движение параллельно нейтронному пучку.

Однако на самом деле все происходит как раз наоборот: направления наблюдаемых треков, соответствующих движению протона, составляют значительные углы у а Сгрр рр яар с направлением пучка нейтронов. Таким образом, заряд как бы перепрыгивает с одной частицы на другую '). Недавние эксперименты по нуклон-нуклонному рассеянию указывают, однако, что хотя силы взаимодействия и в самом деле имеют обменный характер, смесь обычного потенциала с обменным оказывается все же такой, что сама по себе она не может привести к насыщению.

На первый план выходит другое свойство ядерных сил, Именно, если на больших расстояниях между нуклопами действуют преимущественно силы притяжения, то прн тесном сближении нуклонов (на расстоянии порядка О,б 10-" см) возникает резкое отталкивание в как если бы нуклоны обладали отталкивающимися друг от друга сердцевинами, Подробные расчеты показывают, что именноэти сердцевины несут главную ответственность за эффект насыщения. У 4.

Струкиззра ядра Занимаясь структурой ядер, мы вынуждены иметь дело с системой Е протонов н У( А — Я) нейтронов, взаимодействующих друг с другом посредством чрезвычайно запутанных н сложных ядерных сил. Современный математический аппарат не позволяет дать полное ивантовомеханическое описание такой системы. Поэтому для того, чтобы теоретически объяснить более спецнфическяе свойства ядер, приходится строить различные ') Автор весколько упрощает каревых акслервмеитального ыаблюдевнв.

эффекта 'обмяиа зарядом. Дело в том, что вабаюдая столкяовенвя быстрых 'иейтроыоэ с'протовамв а камере Вильсона, мм ие можем одновремевыо определять параметр удара длп каждого икдвввдуальвого столкновения и по- атому ые можем выделить, а частносты, и олны лжпь цевтрааьыые столкноывя, дяскуссией которых огранвчвваетса автор. Наблюденыю доступыа лишь статвствческая картына, возынкающая прн усредкенив по всем значевыям параметра удара.

Поэтому, если бы рассеивае (без учета эффекта перезарядкы) было сфервческн свмметрвчвым (в системе центра масс), то угловое распределение протоыов, аозшжшнх пры перезарядке рассеавных ыейтровов, нвчем ые отличалось бы от углового расиределеывя протоыоа отдачи. В таком случае (он реально осуществляется прн энергиях ведающих ыейтроноэ меньше 20+30 Мэр) переэарядяа ве приводила бы ны к каким иаблюдаемым следствиям. Прй большых эыергыях, однако, можио, опираясь на разработанный автором этой ищпы метод прйблюкенвого аиаанза процессов рассеивая при высекая знергвях, утверждать, что рассеяыне не должяо быть сфераческн симметричным: угловое рвсаредглеиие рассеюгнмх вейцюыов должно (без учета эффекта перезарядка) ымать максвмум в ыаправлеиыы вперед, а распредеяенне протонов отдачи, следоаательыо,— максимум в ыаыравлейнв назад.

По этой причине, когда йа опмте был обнаружен иа только пык в угловом распределевви протонов, ыапраалеыный ыааад, но в второй пик, в иаправлеывн вперед, можыо бмло заключить, что этот второй пвк образован темы протоыамн, которые возыыклв нз рассеянных нейтронов в результате обмена зарядом. — Прям. ред. модели, которые можно было бы считать некоторым грубым приближением к реальному физическому ядру. Такие модели напрашиваются сами собой, если принять во внимание хорошо известные свойства ядер и разнообразные полуклассические соображения. Наиболее характерная особенность ядерных явлений, которая в значительной мере способствовала построению моделей,— зто существование ядер, соответствующих так называемым «магичеоким числам».

Обнаружено, что ядра, у которых либо г., либо А — Е, либо оба эти числа равны 2, 8, 20, 28, 80, 82, 126, обладают рядом замечательных свойств. Например: 1) такие ядра гораздо чаще, чем другие, встречаются в космических лучах; 2) энергия связи оказывается наибольшей у ядер с магическими числами; 3) квадрупольный момент ядра как функция Я нли А — Я меняет знак на магических числах. Существование особенно устойчивых ядер, характеризуемых определенным числом протонов и нейтронов, сразу же напоминает аналогичное положение вещей в случае атомов, когда некоторые атомы (инертных газов) также обнаруживают значительную стабильность.

У атомов стабильность объясняется заполнением электронных оболочек. Это сейчас же наводит на мысль, что и в случае ядер магичеокие числа могут указывать на какую-то оболочечную структуру. Именно такая точка зрения послужила отправным пунктом для модели ядерных оболочек. ~ д. Оболочечном модема одри Основная идея оболочечной модели ядер состоит в том, что взаимодействие любого нуклона ядра с остальными нуклонами '3 жно в основном описать статической потенциальной чямой» ( иг. 74), размеры и форма которой должны близко передавать распределение плотности в ядре.

Характеристики

Список файлов книги