Stabilitatea nucleului atomic. Interacțiune puternică
Din modelul nuclear al structurii atomului, propus în 1911 de către Rutherford, a existat încă o problemă - explicația stabilității nucleului atomic. Deoarece particulele nucleare - protonii și neutronii sunt reținute ferm în nuclee, forțele atractive trebuie să acționeze între ele. Aceste forțe ar trebui să fie suficient de mari pentru a rezista forțelor grandioase ale repulsiei electrostatice reciproce a protonilor, aproape de o distanță de ordinul mărimii nucleului atomului. Nu au fost găsiți candidați pentru astfel de forțe de atracție de la cei cunoscuți. Apoi a introdus noțiunea de interacțiune puternică, care acționează doar pe o distanță de ordinul mărimii nucleului. Ce ne va spune teoria convențională despre asta?
"Energia imensă de legare a nucleonilor din nucleu indică faptul că există o interacțiune foarte intensă între nucleoni. Această interacțiune este de natura atracției. Păstrează nucleonii la distanțe
10 -13 cm distanță, în ciuda repulsiei puternice a Coulombului dintre protoni. Interacțiunea nucleară dintre nucleoni a fost numită interacțiune puternică. Se poate descrie folosind domeniul forțelor nucleare. Să enumărăm trăsăturile distinctive ale acestor forțe.
Forțele nucleare sunt pe distanțe scurte. Raza lor este de ordinul a 10 - 13 cm. La distanțe semnificativ mai mici de 10-13 cm, atracția nucleonilor este înlocuită de repulsie.
Interacțiunea puternică nu depinde de încărcarea nucleonilor. Forțele nucleare care acționează între două protoni, un proton și un neutron și două neutroni au aceeași valoare. Această proprietate se numește independența taxelor forțelor nucleare.
Forțele nucleare depind de orientarea reciprocă a nodurilor nucleului. De exemplu, un neutron și un proton sunt ținute împreună, formând nucleul deuteronului greu de hidrogen (sau deuteron) numai dacă rotirile lor sunt paralele una cu cealaltă.
Forțele nucleare nu sunt centrale. Ele nu pot fi reprezentate ca fiind îndreptate de-a lungul unei linii drepte care leagă centrele nucleonilor interacțioși. Natura necentrală a forțelor nucleare rezultă, în special, din faptul că acestea depind de orientarea rotirilor nucleonice.
Forțele nucleare au proprietatea de saturație (ceea ce înseamnă că fiecare nucleon din nucleu interacționează cu un număr limitat de nucleoni). Saturația se manifestă prin faptul că energia de legare specifică a nucleonilor din nucleu nu crește odată cu creșterea numărului de nucleoni, dar rămâne aproximativ constantă. În plus, saturația forțelor nucleare este indicată și de proporționalitatea volumului nucleului cu numărul de nucleoni care îl formează.
Conform ideilor moderne, o interacțiune puternică se datorează faptului că nucleonii practic schimbă particule numite mezoni ...
În 1934, IE Tamm a sugerat că interacțiunea dintre nucleoni este transmisă și prin intermediul unor particule virtuale. În acel moment, în afară de nucleoni, numai fotonul, electronul, pozitronul și neutrinul erau cunoscute.
In 1935, fizicianul japonez H.Yukava a exprimat o ipoteză îndrăzneață cu privire la faptul că în natură nu este detectată încă o particulă cu o masă de 200-300 de ori masa electronului și a fost aceste particule acționează ca purtători și interacțiune nucleară, la fel ca și fotonii sunt purtători ai interacțiunii electromagnetice. Yukawa a numit aceste particule ipotetice fotoni grei. Datorită faptului că cea mai mare masa a acestor particule ocupă o poziție intermediară între electronii și nucleonilor, mai târziu au fost numite mesonii (greacă „Mezos“ înseamnă scăzut) ". (I.V.Savelev "Curs de fizică generală" Volumul 3 str.235-238 "Știința", 1979).
Deci, fără a găsi o explicație a stabilității nucleului atomic, cu ajutorul forțelor și interacțiunilor cunoscute, a introdus o nouă formă de interacțiune - un câmp puternic. În comparație cu câmpurile cunoscute în acea perioadă - interacțiunea gravitațională, electrică, magnetică - puternică are un set uimitor de proprietăți. Vectorii interacțiunii puternice sunt mezonii virtuali. Din nou, particule virtuale! Reamintim că "în mecanica cuantică se numesc particule virtuale care nu pot fi detectate în timpul existenței lor. În acest sens, particulele virtuale pot fi numite imaginare. "
Și dacă te uiți la stabilitatea nucleului unui atom, în ceea ce privește ipotezele noastre? Există o posibilitate interesantă. În cazul în care timpul a nucleului atomic, protoni și neutroni își pierd o parte din energia lor cinetică, de exemplu, sub formă de fotoni, atunci nu contează cât de mare nu a fost puterea repulsia electrică dintre protoni împrăștiați în diferite direcții acestea nu pot, pentru că puterea câmpului electric poate provoca o redistribuirea energiei între potențial și formele sale cinetice. Nu puteți adăuga un câmp electric. Această energie trebuie să vină din afară. Și înainte de asta, nucleul atomului este stabil. În acest caz, nevoia de interacțiune puternică dispare în general. În consecință, mesonii virtuali sunt, de asemenea, inutili. Prezumția noastră este de acord cu fenomenul defectului de masă. Cum arată teoria convențională defectul de masă?
"Masa nucleului este întotdeauna mai mică decât suma masei particulelor care intră în el. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când nucleonii sunt combinați în nucleu, energia de legare a nucleonilor este separată unul cu celălalt. Ea este egală cu munca care trebuie făcută pentru a împărți nucleonii care formează nucleul și a le elimina unul de altul prin distanțe în care practic nu interacționează unul cu celălalt ". (IVSavelyev "Curs de fizică generală" vol. 3 p.231 "Știință" 1979).
Astfel, atunci când o diferență în masele de nucleul de protoni și neutroni, înainte și după combinarea, energia este eliberată în legătură cu fiecare alte nucleoni. Dar această energie este eliberată în timpul formării nucleului și o lasă. Apoi se pare că energia de legare a nucleonilor din nucleul unui atom este negativă? Un lucru mai mult. În cazul în care forțele nucleare cu rază scurtă, de ordinul a 10 -13 cm, lucrarea trebuie să fie cheltuite doar ușor rupe de protoni din nucleu, în timp ce o interacțiune puternică va înceta să funcționeze, și sub acțiunea repulsiei Coulomb acelorași taxe numele de protoni se îndepărteze de la miezul, și cu o energie decentă. Nu trebuie să-și petreacă energie pentru a lucra „trebuie să facă pentru a partaja forma nucleul nucleoni și eliminați-le unul de altul la o astfel de distanță la care aproape nu interacționează unii cu alții.“
Protonul ar trebui să fie distrus doar de la nucleu, astfel încât forțele nucleare să înceteze să funcționeze și va zbura din atomul însuși, iar neutronul? Trebuie să fie "transportat" și risipit de energie. Se crede însă că energia de legare a nucleonilor din nucleul fiecărei specii este aceeași.
Nu este mai logic să presupunem că, atunci când nucleonii se combină într-un nucleu, își pierd o parte din energia lor sub formă de radiații și până când o recuperează, nucleul este stabil? Apoi, conceptul de "energie obligatorie a nucleonilor" nu ar trebui să fie înțeles ca o "energie obligatorie", ci ca o lipsă a energiei nucleonice în nucleu, în comparație cu nucleonii "liberi". Forțele nucleare care păstrează nucleonii din nucleu cu atracția lor, împreună cu setul lor surprinzător de proprietăți și trăsături, devin inutile.