Мы знаем, что протоны в ядре заряжены положительно, а нейтроны заряда не имеют; мы также знаем, что разноименные заряды притягиваются. Так почему же ядро остается целым, хотя внутри него не должно быть никакой электростатической силы притяжения? Вместо этого, почему между протонами с одинаковым зарядом нет отталкивания?
Короткий ответ: сильное ядерное взаимодействие.
Сильное ядерное взаимодействие связывает нуклоны (протоны и нейтроны) вместе. Это сила очень короткого действия, поэтому она действует только на расстояниях в масштабе атомных ядер. Между протонами существует отталкивание, поэтому по мере увеличения числа протонов требуется все больше и больше нейтронов для стабилизации ядра (посмотрите, как растет атомная масса относительно атомного номера в периодической таблице). Больше нуклонов (протонов и нейтронов) означает более сильное взаимодействие, а больше нейтронов означает большее расстояние между протонами, уменьшая отталкивание. Вместе эти эффекты могут создать стабильное ядро.
Стабильный здесь является относительным термином, поскольку ядерный распад происходит для многих изотопов, в которых определенное количество протонов и нейтронов не является стабильным в течение длительного времени (иногда очень долго). Все элементы в периодической таблице выше свинца имеют слишком много протонов и все радиоактивны, поскольку никакое количество нейтронов не может полностью стабилизировать атомы против ядерного распада. Отчасти это результат протон-протонного отталкивания, о котором вы говорите.
Сильное взаимодействие также известно как цветовое взаимодействие, которое удерживает кварки вместе, обмениваясь глюонами. Сила, которая удерживает протоны и нейтроны вместе, также может быть названа остаточной цветовой силой. Другие названия, которые я также слышал, это остаточная ядерная сила и остаточная сильная сила.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/funfor.html#c2
пс. некоторые расчеты можно произвести с помощью пионов.
Qмеханик