Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
г) У них имеется свойство насыщения: каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов, а не со всеми нуклонами ядра. Это свойство вытекает из практически линейной зависимости энергии связи A?CB в ядре от массового числа А. Если бы насыщения не было и каждый из А нуклонов взаимодействовал бы со всеми (А—1) нуклонами, то энергия связи была бы пропорциональна числу пар нуклонов в ядре, т. е. числу соче-
таний'нз А частиц по две: ——^—- = —^—. Зависимость
Д?св от А была бы не линейной, а квадратичной. Подобно тому, как насыщение ковалентной химической связи (VI.3.3. Г) приводит к образованию устойчивых групп атомов — молекул, так и насыщение ядерных сил обусловливает устойчивость определения групп нуклонов. Практически полное насыщение ядерных сил достигается у а-частицы, представляющей собой устойчивое образование из двух протонов и двух нейтронов (VI.4.4.2°).
д) Ядерные силы не являются центральными силами (нецентральность ядерных сил), в отличие от кулоновских и гравитационных сил, которые зависят от расстояния между частицами (центральные силы — 1.2.8.1°).
472 отдел vi. гл. 4. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ядер
Это проявляется в том, что ядерные силы зависят от ориентации спинов нуклонов, от того, параллельны они или антипараллельны (VI.2.8.2°). Опытным путем доказано, что поток нейтронов рассеивается по-разному на молекулах орто- и параводорода. Параводородом называется молекула H2, у которой спины обоих протонов в ядр ах а н-типараллельны. В молекуле ортоводорвда спины обоих протонов параллельны. Если бы взаимодействие нуклонов не зависело от ориентации их слшюв, то рассеяние нейтронов на орто- и параводороде происходило бы одинаково.
е) Ядерные силы имеют обменный характер. Это проявляется в том, что силы, действующие между двумя ядерными частицами, рассматриваются как результат обмена между ними некоторой промежуточной частицей.
3°. Ядерные силы детально не изучены до настоящего времени. Законченной теории ядерных сил пока не существует. Плодотворным методом изучения различных СЕОЙСТВ атомного ядра является метод моделей ядра, основанный на внешней аналогии свойств атомных ядер со свойствами других систем, хорошо изученных в физике.
4°. Простейшая, капельная модель ядра использует внешнюю аналогию следующих шести свойств атомного ядра и заряженной положительно капли жидкости:
а) Малый радиус действия ядерных сил и сил взаимодействия между молекулами в капле жидкости.
б) Свойство насыщения сил, действующих между молекулами жидкости, и насыщение ядерных сил.
в) Постоянная плотность вещества в капле жидкости, не зависящая от числа молекул, входящих в каплю. Средняя плотность ядерного вещества также постоянна и не зависит от числа нуклонов в ядре.
г) В капле жидкости и атомном ядре существует определенная подвижность частиц — молекул в капле и нуклонов в ядре.
д) Энергии притяжения нуклонов в ядре, обусловленной ядерными силами, соответствует энергия межмолекулярного притяжения в капле жидкости. Энергия связи в ядре должна уменьшаться за счет кулоновского отталкиваний одноименно заряженных протонов. С увеличением числа протонов в ядрах этот эффект должен возрастать. Этому соответствует в капле жидкости снижение ее устойчивости с увеличением массы, т. е. возрастанием числа молекул в капле.
4.4. ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
473
е) Молекулы жидкости, находящиеся на ее поверхности, испытывают одностороннее притяжение внутрь жидкости, характеризуемое коэффициентом поверхностного натяжения жидкости (11.6.1.3°). Нуклоны, находящиеся на «поверхности» ядра, испытывают одностороннее притяжение внутрь ядра, обусловленное ядерными силами. Это притяжение можно также характеризовать некоторым коэффициентом поверхностного натяжения ядра-капли. Ядро может характеризоваться величиной поверхностной энергии, подобной энергии поверхностного слоя жидкости (11.6.1.2е).
5°. Атомное ядро называется устойчивым (стабильность атомного ядра), если его состав не изменяется с течением времени. Соотношение между числом протонов ZyCT и массовым числом А в устойчивом ядре согласно капельной модели:
ї" 1,98 + 0,01 ЪА2/3'
ZycT принимается равным целому числу, ближайшему к тому, которое получается из этой формулы. Для легких ядер ZyCT си А12: в стабильных легких ядрах числа нейтронов и протонов равны (VI.4.1.Г).
4.4. Естественная радиоактивность
1°. Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра изотопов других химических элементов. Естественная радиоактивность сопровождается испусканием определенных частиц: а-, ?-излуче-ний, антинейтрино (VI.4.7.6°), а также электромагнитного излучения (у-излучение). Естественная радиоактивность, как правило, наблюдается у тяжелых ядер элементов, располагающихся в периодической системе Менделеева (VI.2.9. Г) за свинцом. Существуют и легкие естественно-радиоактивные ядра: изотопа калия "К, изотопа углерода J4C рубидия V1Rb и др.
2°. Состав радиоактивных a-, ?- и у-излучений (радиоактивные излучения) установлен по их отклонению в магнитном поле, направленном перпендикулярно плоскости рис. VI.4.2. На этом рисунке / — толстостенный сосуд из свинца, 2 — радиоактивный источник.
