Jadrové sily Hoci medzi protónmi v AJ pôsobia značné elektrostatické odpudivé sily a napriek tomu sú v jadre pevne viazané Þ $ jadrových síl. Z experimentov vyplývajú nasledovné vlastnosti. •malý dosah < 2 . 10-15 m •majú charakter nasýtených síl •nezávisia od náboja nukleónov •závisia od spinu nukleónov •majú výmenný charakter VLASTNOSTI JADROVÝCH SÍL Jadrové sily r1 Pri pozorovaniach rozptylu p na p sa ukázalo, že pri vysokých Ep rozptyl nezodpovedá Rutherfordovej teórie Þ medzi p začali pôsobiť sily neCoulombovskej povahy, boli príťažlivé s ohraničeným dosahom pôsobenia Mení sa charakter rozptylu Jadrové sily majú krátky dosah < 2 . 10-15 m ~ rozmer nukleónu Jadrové sily Väzbová energia Ev ~ A. Ak by každá častica interagovala so všetkými ostatnými časticami v jadre Þ počet interakčných párov ~ A (A-1) Þ Ev ~ A2 Þ nukleóny neinteragujú so všetkými ostatnými nukleónmi, iba s malým počtom najbližších susedov Image0048 najefektívnejšia interakcia medzi nukleónmi pri takom počte nukleónov v jadre, pri ktorom nastáva zlom – nasýtenie (ďalšia častica by už bola prebytočná) Jadrové sily majú charakter nasýtených síl Väzbová energia nukleónov v jadre pri zvýšení počtu nukleónov nerastie a ostáva viac-menej konštantná Jadrové sily Jadrové sily (p-p) (p-n) (n-n) rovnaké n p p n p n Jadrové sily nezávisia od náboja nukleónov Coulombovská interakcia DôKAZ – zrkadlové jadrá Z1=N2 N1=Z2 EXPERIMENT – medzi p a n nastáva väzba iba vtedy, ak sú spiny rovnobežné H(2,1) Þ sila závisí od orientácie spinu a je slabšia u antiparalelných spinov (neexistuje H(2,1) s antiparalelnými spinmi) . Jadrové sily Image0049 Veľkosť vzájomného posobenia nukleónov v jadre nezávisí len od vzdialenosti ale aj od vzájomnej orientácie spinov Jadrové sily závisia od spinu nukleónov H(2,1) Mezónová teória jadrových síl JS – zmes príťažlivých a odpudivých Image0120 Oblasť odpudzujucého potenciálu •JS nie sú výlučne príťažlivé – inak by stačilo ku stabilite malé jadro r=2fm a interagovali by všetky nukleóny navzájom. •Medzi JS musí pôsobiť aj odpudivá sila, ktorá bráni skolabovaniu jadra t.j závislosť od vzdialenosti musí byť iná ako pre gravitačné a elmag. sily Jadrové sily majú výmenný charakter Výmenný charakter jadrových síl Ión H2+ viazaný výmenou (premiestňovanie) e - medzi jadrami H.V zavislosti od y systému voči zámene častíc bola výsledná sila príťažlivá (ys) alebo odpudivá (ya) Jadrové sily majú výmenný charakter Tieto sily sú veľmi malé na udržanie stability jadier •1932 Heisenberg: predpokladal, výmenu nabitých častíc medzi nukleónmi (inšpirovaný b rozpadom) predpokladal výmenu: e+, e- Silové pôsobenie sa tvorí dôsledkom prenosu hybnosti medzi nukleónmi prostredníctvom „virtuálnych“ častíc Výmenný charakter jadrových síl Tieto sily sú veľmi malé na udržanie stability jadier Jadrové sily majú výmenný charakter Čo si vymieňajú nukleóny ? •1932 Heisenberg: predpokladal, výmenu nabitých častíc medzi nukleónmi (inšpirovaný b rozpadom) prdpokladal výmenu: e+, e- Výmenný charakter jadrových síl (p,p), (n,n) – cez výmenu (n,p) (p,n) – cez výmenu N = (holý nukleón) + oblak (1 alebo viac mezónov) 1935 YUKAVA vymieňajú si častice mezóny, sila interakcie je postačujúca Mezóny – viac druhov (neutrálne p0, nabité p-, p+) – hmotnosť 273 me ( ťažšie ako e ) Podľa teórie nukleóny sa skladajú z rovnakého vnútrajška obklopeného oblakom mezónov Jediný rozdiel medzi n a p je v zložení mezónových oblakov Priebeh interakcie medzi nukleónmi Výmena mezónov Na mieste neutrónu sa objaví protón a opačne, čo je to isté, ako keby si protón a neutrón vymenili miesta Symetrické procesy výmeny mezónov Proton vyšle p+ a zmení sa na neutrón. Neutrón pohltí vyslaný mezón, ktorý mu odovzdá istú hybnosť a zmení sa na protón „Predstava“ vzniku síl pri výmene častíc Image0081 Image0082 Silový účinok – v dôsledku zmeny hybnosti medzi oboma nukleónmi prostredníctvom vysielaných častíc ILUSTRAČNÝ PRÍKLAD: Basketbalisti – hodia loptu, pohnú sa dozadu chytia loptú pohnú sa dozadu ešte viac bijú sa o loptu (trhajú si) loptu z ruky Þpríťažlivá sila Minimálna hmotnosť mezónu Výmena častíc sa musí odohrať v čase kratšom ako Dt, za ktorý sa virtuálna častica pohybujúca sa rýchlosťou blízkou v~ c môže dostať do vzdialenosti dosahu JS (polomeru jadra) R~1.7fm. Ak sa na tejto vzdialenosti stretne s iným nukleónom, môže ním byť pohltená, v opačnom prípade musí byť mezón pohltený, tým istým nukleónom, ktorý ho emitoval „nezachovanie energie DE~mpc2“ Energia DE potrebná na vytvorenie p mezónu Emisia mezónu nukleónom nie je z hľadiska zákonov klasickej fyziky možná – bolo by treba dodať energiu zodpovedajúcu vlastnej hmotnosti mezónu. Podľa kvantovej teórie poľa môže emisia nastať, ak mezón existuje krátky čas Dt, po uplynutí ktorého je opäť absorbovaný. Verifikácia -súhlasí s experimentom -vysvetľuje (anomálne) magnetické momenty protónu a neutrónu VYSVETLENIE: Nukleóny majú štruktúru, ktorú tvorí holý nukleón + oblak mezónov a ten prispieva k pozorovaným mag. momentom p mezóny boli nájdené REALITA OČAKÁVANIE: