Физика ядра и частиц Взаимодействие частиц с веществом
Электромагнитное взаимодействие Кварки Атомное ядро Магнитный дипольный момент ядра Законы радиоактивного распада ядер. Альфа-распад. Бета-распад Естественная радиоактивность

Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Мезонная теория ядерных сил (модель Юкавы)

    Согласно модели Юкавы, механизм ядерного взаимодействия заключается в обмене виртуальным мезоном  между нуклонами. За время ядерного взаимодействия deltat вблизи нуклона образуется виртуальный мезон с массой m. Используя соотношение неопределенности Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как образовались эти элементы в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции.

deltadeltaE >splank.gif (65 bytes),

(1)
можно оценить величину массы виртуального мезона

m = deltaE/c2 = h//c2deltat.

(2)
За время взаимодействия виртуальный мезон отойдет от нуклона на расстояние

a = cdeltat = csplank.gif (65 bytes)/deltaE = splank.gif (65 bytes)/mc.

(3)
a - радиус ядерного взаимодействия. Физика курс лекций Поляризация света Естественный и поляризованный свет Следствием теории Максвелла является поперечность световых волн: векторы напряженностей электрического Е и магнитного Н полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости v распространения волны (перпендикулярно лучу).
    Время ядерного взаимодействия deltat и массу мезона m можно оценить, используя (3) и (2) -
deltat = a/c = 1.4·10-13/3·1010~ 0.5·10-23 c, mc2 =  /deltat = 6.6·10-22/0.5·10-23~ 130 МэВ.
Экспериментально измеренные массы пи-мезонов близки к этой оценке.
    Потенциал ядерного взаимодействия при r > 1 Фм (потенциал Юкавы) имеет вид

V(r) = -(gяд/r)exp(-rmc/splank.gif (65 bytes)),

(4)
где gяд - константа ядерного взаимодействия  (аналог элементарного заряда e в электромагнитном взаимодействии). Константа ядерного взаимодействия (константа связи)g2яд/c ~ 10.


Нуклон-нуклонный потенциал

За взаимодействие между нуклонами на малых расстояниях ответствены также и более тяжелые мезоны eta(549 МэВ) (a ~ 0.36 Фм), ro(770 МэВ) и omega(782 МэВ) (a ~ 0.25 Фм); ro и omegaмезоны определяют отталкивающий характер нуклон-нуклонного потенциала на малых расстояниях (r < 0.3 Фм).
На кварковом уровне описание p-n взаимодействия с обменом пи-мезоном показано на рисунке ниже.

p-n взаимодействие с обменом пи-мезоном

Частица

Кварковый состав

Масса, Mc2
(МэВ)

Время жизни (сек)

Спин-четность, изоспин
JP(I)

Основные моды распада

pi+,pi-

u, d

139.57

2.6·10-8

0-(1)

neutrinoмю+,antineutrinoмю-

pi0

u-d

134.98

8.4·10-17

0-(1)

2гамма

Некоторые сведения из квантовой механики

Корпускулярные и волновые свойства частиц. Принцип неопределенности
Волновая функция
Уравнение Шредингера
Потенциальная яма
Операторы
Момент количества движения
Статистики. Принцип Паули
Состояния в классической и квантовой физике

Свойства радиоактивного излучения: ? Радиоактивное излучение имеет сложный состав: оно состоит из трех видов излучений различной физической природы. Эти три вида излучений были названы ?-, ?- и ?-излучениями. ? ?- и ?-излучения одновременно испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов. ? Чистый радиоактивный элемент испускает только одно: или ?- излучение или ?-излучение, каждому из которых может сопутствовать ?-излучение. ? Радиоактивное излучение не зависит от внешних факторов: давление, температура, освещенность и т.д.

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц