Мезонная теория ядерных сил

Нуклоны обмениваются между собой виртуальными мезонами.

Виртуальными называют частицы, которые нельзя обнаружить за конечное время т. Кроме того, мы будем понимать под виртуальными частицы, которые оказывают некое воздействие на окружающие процессы, но не существуют в привычном нам состоянии.

Пример Вспомним понятие «виртуальная реальность». Существуют целые миры, которые способны увлечь нас за собой, способны воздействовать на наше сознание, состояние, настроение, но пощупать их, увидеть и поговорить с ними мы не можем. Их просто нет в реальности. Но они же воздействуют па пас.

Вернемся к механизму действия ядерных сил. При взаимодействии нуклонов друг с другом выделяется или поглощается квант энергии. Казалось бы, последнее утверждение вообще противоречит закону сохранения энергии. Действительно, запишем последнюю реакцию, например, в виде

Здесь энергия левой части уравнения не равна энергии правой части. Но, если применить принцип неопределенности Гейзенберга, то.

должно выполняться, следовательно, если взаимодействие происходит за очень короткое время т < At> то нарушения закона сохранения энергии не успевает происходить, поскольку разность энергий нашей реакции АЕ = hv укладывается в рамки принципа неопределенности.

Мезоны были обнаружены в 1935 г. японцем Юкавой Хидеки, первым в Японии Нобелевским лауреатом, в космических лучах. Сегодня мы знаем следующие виды мезонов.

• • 7С-мезоны (пи-мезоны или пионы) делятся на три типа:
• — я -мезон (пи-минус-мезон) — нестабильная виртуальная частица. Масса пи-минус-мезона т (п) = 21Ът_е. Заряд q (n) = -е, равен заряду электрона (с минусом). Спин л*(я) = 0. Время жизни т (я) = 2,6−10″⁸ с. Распад происходит по схеме

где р — мюон; v — антинейтрино, или по схеме

где е — электрон;

— п⁺-мезон (пи-плюс-мезон) — нестабильная виртуальная частица. Масса пи-плюс-мезона т (я⁺) = 212т_е. Заряд <�у (я⁺) = +е, равен заряду позитрона (с плюсом). Спин s (n⁺) = 0. Время жизни т (я⁺) = 2,6 • 10 ⁸ с. Распад происходит по схеме.

где [х — мюон; v — нейтрино, или по схеме где е* — позитрон;

— п^{)-мезон (пи-ноль-мезон) — нестабильная виртуальная частица. Масса пи-ноль-мсзона ш (я°) = 264т_р. Заряд <�у (я°) = 0. Спин л*(я°) = 0. Время жизни т (я°) = 0,8−10 ¹⁶ с. Распад происходит по схеме.

где у — гамма-квант, или по одной из схем (в 1,2% случаев).

• р-мезоны (мю-мезоны, или мюоны, или лептоны) делятся на два типа: х~-мезон и х⁺-мезон (мю-минус-мезон, мю-плюс-мезон) — нестабильные виртуальные частицы, отличаются только зарядом. Очевидно, что заряды q (x) = -е> q (x⁺) = +е; масса лептонов т (х) = m (p⁺) = 2Qlm₍, = 106 МэВ. Спин 5(р") = 5(р⁺) = ±½. Время жизни т (р) = т (р⁺) = 2,2−10 ⁶ с. Распад происходит, но схемам

Мезоны (лептоны) имеют 4 основных физических свойства. Они бывают:

• • обычные лептоны;
• • странные лептоны;
• • очарованные лептоны;
• • прелестные лептоны.

Это абсолютно серьезные наименования. Вот видите, как физики любят то, с чем работают.

Таким образом, внутри атомного ядра протоны п нейтроны превращаются друг в друга посредством следующих ядерных реакций.

Следствием этих двух последовательных реакций будут такие.

В итоге получается, что нуклон атомного ядра окружен облаком из я°-мезонов. Поглощение их другими нуклонами приводит сильному взаимодействию, проходящему по схеме.

т.е. протон испускает виртуальный л'-мезон, превращаясь в нейтрон. Затем мезон поглощает этот нейтрон, сам превращаясь в протон. А дальше этот процесс протекает в обратном направлении.