Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
§ 88. Краткое заключение к гл. XV
95
Используя сведения, перечисленные в пп. 1 —10, которые относятся к (N—Л^-взаимодействию при не слишком высоких энергиях, можно пытаться строить потенциал ядерного взаимодействия. Однако это весьма неблагодарная задача, так как даже для ее сугубо приближенного решения необходимо рассмотреть выражение, состоящее из восьми различных слагаемых, зависящих от расстояния между нуклонами, относительного направления суммарного спина и радиуса-вектора нуклонов, взаимной ориентации спинов и скорости нуклонов. В мезонном варианте теории кроме л-мезона приходится вводить еще несколько мезонов (р-, со-, <р- и гипотетический ст-мезоны).
В настоящее время можно предполагать, что решение проблемы нуклон-нуклонных взаимодействий и ядерных сил будет получено в квантовой хромодинамихе, которая рассматривает сильное взаимодействие между адронами, в том числе между нуклонами, как внешнее проявление истинно сильного взаимодействия между кварками, из которых состоят адроны. Это взаимодействие осуществляется посредством обмена безмассовыми частицами—глюонами (см. гл. XXII).
§ 88. Краткое заключение к гл. XV
В гл. XV рассматривались {N—ЛГ)-взаимодействия при высоких и сверхвысоких энергиях.
Специфический характер (п—р)- и (р—/»)-рассеяния при высоких энергиях (7^ > 100 МэВ) приводит к заключению о существовании очень сильного отталкивательного взаимодействия между нуклонами на расстояниях порядка (0,4-=-0,5)-10 13 см и обменном характере ядерных сил. Из фазового анализа (Р—/>)-рассеяния следует спин-орбитальная зависимость ядерных сил, т.е. их зависимость от скорости. Ряд особенностей (N—jV (-взаимодействия и результаты фазового анализа позволяют распространить изотопическую инвариантность ядерных сил, доказанную в гл. XIII для S-состояния, также и на другие состояния нуклонов. Нуклон-нуклонное взаимодействие и при высоких энергиях определяется только величиной изоспина и не зависит от его проекции.
Сложный характер ядерного взаимодействия приводит к тому, что даже для примерного описания его потенциала нужна восьмичленная формула вида
V= К, (r)+ V2(r)(Si s2) + V3(r)(Sl n)(s2n)+ K4(r)(sl) +
+ {V\(r)+V'2(r)(slS2)+V'4r)(sin)(s2n)+V'4r)(sl)}P,
где Sj и s2—спины первого и второго нуклонов; п—направляющий вектор; /—орбитальный момент; Р—оператор обмена протона и нейтрона.
Дальнейшее развитие теоретических представлений о природе ядерных сил скорее всего будет связано с прогрессом квантовой хромодинамики.
96
Глава XVI. Структура нуклонов и ядра
Глава XVI
СТРУКТУРА НУКЛОНОВ И ЯДРА § 89. Первые опыты
С представлением о сложном составе нуклона мы уже встречались. Отличие магнитного момента протона и нейтрона от дираковских значений (1цв и 0 соответственно) интерпретировалось в § 5, п. 5, как возможность для нуклона пребывать часть времени в виде сложной системы, состоящей из идеализированного («голого») нуклона и л-мезонного облака («шубы»). Эта феноменологическая интерпретация получила обоснование в § 81 и 111, п. 1, где для объяснения природы ядерных сил были введены виртуальные л-мезоны, испускаемые нуклонами. В этой схеме физический протон часть времени существует в виде голого протона с л -мезонным облаком, а другую часть времени—в виде голого нейтрона с л+-мезонным облаком. Аналогично физический нейтрон частично существует в виде голого нейтрона с я°-мезонным облаком, а частично—в виде голого протона с л-мезонным облаком. Такая схема позволяет понять приблизительное равенство числовых значений и различие по знаку аномальных частей магнитных моментов нуклонов (они определяются временем пребывания нуклона в виде системы с заряженным л-мезонным облаком); различие в значениях масс протона и нейтрона (электростатическое и магнитное взаимодействия между голыми нуклонами и виртуальными л-мезонами).
Количественные оценки радиуса л-мезонного облака дают значение порядка комптоновской длины волны л-мезона:
X = —*1,4-1(Г13 см*. (89.1)
тжс
Таким образом, описанная схема приводит также к представлению о том, что электрический заряд в протоне не сосредоточен в точке, а распределен по объему конечных размеров и что нейтрон несмотря на отсутствие у него в целом электрического заряда может иметь разноименные электрические заряды, обусловленные его структурой.
В центре нейтрона должен находиться положительный заряд, а на периферии в объеме, ограниченном размерами
* Строго говоря, в состав облака виртуальных частиц, окружающих нуклон, кроме it-мезонов должны входить и другие адроны, однако пионное облако имеет наибольший радиус.
§ 89. Первые опыты
97
«/(mnc),— равный по значению распределенный отрицательный заряд. Среднеквадратичный радиус распределения заряда в нейтроне должен быть таким же, как и в протоне. На больших расстояниях такая система будет вести себя как нейтральная, так как отрицательное облако полностью экранирует центральный положительный заряд. Однако вблизи от центра нейтрона (внутри мезонного облака) экранирования не будет и должно проявляться действие центрального положительного заряда.
