СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ
Сразу же после того, как в опытах Чедвика был открыт нейтрон, советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий ученый В. Гейзенберг в 1932 г. предложили протонно-нейтронную модель ядра. Она была подтверждена последующими исследованиями ядерных превращений и в настоящее время является бесспорной. Протонно-нейтронная модель ядра. Согласно протонно-нейтронной модели ядра состоят из элементарных частиц двух видов протонов и нейтронов. Так как в целом атом электрически нейтрален, а заряд протона равен модулю заряда электрона, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов в ядре равно атомному номеру элемента Z в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А: A=Z+N. (13.2) Массы протона и нейтрона близки друг к другу, и каждая из них приблизительно равна атомной единице массы. Масса электронов в атоме много меньше массы ядра. Поэтому массовое число ядра равно округленной до целого числа относительной атомной массе элемента. Массовые числа могут быть определены путем приближенного измерения массы ядер приборами, не обладающими особо большой точностью. Изотопы представляют собой ядра с одним и тем же значением Z, но различными массовыми числами А, т. е. с различным числом нейтронов N. Ядерные силы. Так как ядра весьма устойчивы, то протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядра какими-то силами, причем очень большими. Что это за силы? Сразу можно сказать, что это не гравитационные силы, которые слишком слабы. Устойчивость ядра не может быть объяснена также электромагнитными силами по той причине, что между одноименно заряженными протонами действует электрическое отталкивание. А нейтроны лишены электрического заряда. Значит, между ядерными частицами — протонами и нейтронами (часто их называют нуклонами) — действуют особые силы, называемые ядерными силами. Каковы основные свойства ядерных сил? Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электрические (кулоновские) силы. Это самые мощные силы из всех, которыми располагает природа. Поэтому взаимодействия ядерных частиц часто называют сильными взаимодействиями. Сильные взаимодействия не сводятся только к взаимодействию нуклонов в ядре. Это особый тип взаимодействия, присущий большинству элементарных частиц наряду с электромагнитными взаимодействиями. Другая важная особенность ядерных сил — их короткодействующий характер. Электромагнитные силы сравнительно медленно убывают с расстоянием. Ядерные силы заметно проявляются лишь на расстояниях, равных по порядку величины размерам ядра (Ю-12—Ю-13 см), что показали уже опыты Резерфорда по рассеянию а-частиц атомными ядрами. Ядерные силы — это, так сказать, «богатырь с очень короткими руками». Законченная количественная теория ядерных сил пока еще не построена. Значительные успехи в ее построении были достигнуты совсем недавно — в последние 10—15 лет. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Эти частицы удерживаются в ядре ядерными силами. Каковы главные особенности ядерных сил!