Основные вопросы о сильном взаимодействии

У меня есть, вероятно, горькое заблуждение относительно сильной силы, которое я хотел бы прояснить.

Вот мои (возможно ошибочные) рассуждения.

  • Сильные силы удерживают протоны и нейтроны вместе на близком расстоянии, преодолевая отталкивание между протонами.

  • Сильные взаимодействия не могут определить или выбрать, какое количество конфигураций протонов и нейтронов оно должно удерживать вместе.

  • Следовательно, сильное взаимодействие удержит вместе любое количество протонов и нейтронов, если их поднести достаточно близко.

Но это звучит неправильно, поскольку не все «возможные ядра» являются ядрами реальных элементов, и когда происходит синтез, продукты представляют собой очень специфические ядра, а не гораздо более разнообразный салат.

Так что же говорит сильной силе «когда» скреплять вещи?

То, что вы имеете в виду, это «ядерная сила», а не мощная сила. Ядерная сила не считается фундаментальным взаимодействием, это остаточное взаимодействие реальной сильной силы, которая действует между кварками. Аналогично тому, как сила Ван-дер-Ваальса связана с электромагнитным взаимодействием. В то время как сильное взаимодействие передается глюонами, ядерное взаимодействие передается мезонами, которые сами содержат кварк и антикварк.
@ Улдрет, прости меня, если это смешно, но в вики-записи говорится, что сильная сила действует в двух масштабах, больший из которых включает склеивание протонов и нейтронов. Во всяком случае, то, что вы говорите, не меняет моего вопроса. Почему одни конфигурации протонов и нейтронов остаются вместе, а другие нет?
physics.stackexchange.com/q/267909 . Эта ссылка может помочь. Сильное взаимодействие не может удерживать вместе неограниченное количество протонов и нейтронов, иначе у нас были бы элементы помимо урана с 92 протонами, а у нас их нет.
@ count_to_10 это не объясняет, почему не все возможные меньшие конфигурации протонов и нейтронов являются ядрами некоторых атомов.
Остаточная сила, действующая в ядерном масштабе, иногда называется «ядерной силой», «сильной ядерной силой», «эффективной сильной силой» и, конечно же, «остаточной сильной силой». Не похоже, что существует какая-либо реальная стандартизация между авторами.

Ответы (2)

Причина, по которой никакие ядра (например, содержащие только протоны) не могут существовать в природе, заключается в том, что они будут иметь очень низкую энергию связи по сравнению с ядрами, имеющими такое же число нуклонов, но с большей стабильное соотношение протон/нейтрон.

Простая модель, которая позволяет нам получить довольно точную оценку энергии связи, — это модель жидкой капли. На основе этой модели энергия связи определяется полуэмпирической формулой массы: https://en.wikipedia.org/wiki/Semi-empirical_mass_formula.

Это правда, что сильное взаимодействие не различает протоны и нейтроны. Однако мы знаем, что природа предпочитает одни комбинации протонов и нейтронов больше, чем другие. Например, ядро ​​с числом нуклонов 40 (кальций) наиболее стабильно, если оно имеет 20 протонов и 20 нейтронов.

Другой возможностью может быть 30 протонов и 10 нейтронов, но наличие 30 протонов сделает ядра более нестабильными из-за повышенного электростатического отталкивания.

А как насчет 10 протонов и 30 нейтронов? Это будет иметь более низкое электростатическое отталкивание. Но теперь член асимметрии в полуэмпирической формуле массы сделает ядра менее стабильными. Это связано с тем, что протоны и нейтроны накапливают энергию независимо друг от друга.

Предел сильной силы, удерживающей вещи вместе, дается комбинацией диапазона и вырождения ядерной материи.

Остаточная сильная сила математически хорошо описывается потенциалом Юкавы.

В ( р ) "=" − г 2 4 π с 2 е − м р р ,
где масса м появляется примерно масса пиона и г – эффективная константа связи. Эта форма заставляет силу силы сильно угасать выше пары фемптометров.

В то же время нуклоны в большом ядре образуют вырожденный газ и не могут быть сжаты дальше без большого увеличения энергии. Их уравнение состояния довольно жесткое. Как следствие, добавление дополнительных нуклонов обязательно увеличивает размер ядра. Это не просто предположение, оно подтверждается измеренными размерами, которые примерно равны кубическому корню из числа нуклонов.

р ядро ∝ А 1 / 3 ,
подразумевает постоянную плотность.

Единственное место, где можно найти энергию для дальнейшего уплотнения, — это очень плотные астрономические объекты.

В книге Валеки есть хорошее описание этого материала в первых нескольких главах.

Основные вопросы о сильном взаимодействии
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v