5. Ядерные реакции

• 5.1 Свойства ядерных сил
• 5.2 Простейшие примеры
• 5.3 Учет электромагнитного взаимодействия частиц
• 5.4 Слабое взаимодействие
• 5.5 Ядерные реакции в звездах
• 5.6 Поиски солнечных нейтрино

5.1 Свойства ядерных сил

В основе теории ядерных реакций лежат представления о ядерных силах, ядерных взаимодействиях. Ниже мы дадим тот необходимый минимум знаний о ядерных превращениях, который позволит дать представление о том, что же происходит в центральных областях звезды.

По сравнению с остальными известными в физике взаимодействиями ядерные являются наиболее сильными. Характерная энергия ядерных сил 10-20 МэВ/нуклон. Они больше гравитационных в раз, электромагнитных в 100 раз. Ядерные силы являются короткодействующими, их потенциал пропорционален , где см, т.е. на больших расстояниях ( см) они убывают экспоненциально быстро, но на малых радиусах преобладают над всеми остальными (см. рис. 26).

Рис. 26.

В настоящее время неизвестно, как ведет себя потенциал ядерного взаимодействия на малых расстояниях при : либо он выходит на константу, либо вообще силы притяжения сменяются отталкиванием. Однако из-за принципа неопределенности, вид потенциальной ямы вблизи нуля не очень существен для расчета связанных состояний. Например, в атоме водорода вблизи ядра кулоновский потенциал () порядка В, но основной (самый низкий) уровень имеет энергию связи всего 13,6 эВ. Более низких уровней (соответствующих меньшим расстояниям между электроном и протоном) нет в силу принципа неопределенности. Поэтому детали поведения потенциала на очень малых расстояниях неважны.

Ядерные силы одинаковым образом действуют как на протоны, так и на нейтроны. Это свойство ядерных сил называется изотопической инвариантностью. Изотопическая инвариантность относится к силам, но важно учитывать еще и принцип Паули, согласно которому две одинаковые частицы (два протона или два нейтрона) не могут находиться в одном и том же состоянии.