Дейтрон. О природе ядерных сил

Электромагнитная модель нейтрона, рассмотренная выше, позволяет по-новому взглянуть на механизм взаимодействия нейтрона с протоном. Нейтрон — т. е. протон, окружённый релятивистским электронным облаком — и свободный протон составляют вместе объект, подобный молекулярному иону водорода. Различие в том, что в данном случае электрон является релятивистским, радиус его орбиты R₀? 10-¹³ см (19) и масса 2,55*m_e.

Рис. 2. Схематическое изображение дейтрона. Пунктирная линия схематически отображает возможность перескока релятивистского электрона с одного протона на другой

Малый размер электронного облака наводит на мысль о том, что в данном случае при перескоке электрона с одного протона на другой не будет возникать перекрытия электронных облаков и поэтому можно интеграл перекрытия S (50) положить равным нулю.

В рассматриваемом случае потенциальная энергия невозмущённого состояния в соответствии с теоремой вириала и равенством (38).

E0=?e2R0.E0=?e2R0. (77).

Функция Л (x) из (70) при S = 0 с учётом (72) приобретает вид Л (x) = x (1 + x) e-^x, (78).

здесь x = R/R₀ — безразмерное расстояние между протонами.

Варьирование этого выражения обнаруживает его максимальное значение Л_max = 0,84 при x = 1,62.

После подстановки этих значений получаем, что в минимуме энергии системы за счёт обмена релятивистским электроном протоны понижают свою энергию на величину:

Д0=e2R0*Лmax?2,13*10?6эрг.Д0=e2R0*Лmax?2,13*10?6эрг. (79).

Чтобы сравнить эту энергию с данными измерений, нужно вычислить дефект массы частиц, образующих дейтрон дm_d = 2m_p + m_e* — m_d? 3,9685· 10^?-27 г, (80).

здесь m_d — масса дейтрона.

Это соответствует энергии связи.

E_d = дm_d· c² = 3,567· 10-⁶ эрг. (81).

То, что в равенстве (80) должна фигурировать масса релятивистского электрона, кажется не очевидным. Однако это подтверждается тем, что в реакции слиянии протона и нейтрона с образованием дейтрона.

p + n > D + г (82).

г-квант уносит энергию, равную 3,563· 10-⁶ эрг [11…12].

Таким образом, для дейтрона квантово-механическая оценка (79), также как и в случае молекулярного иона водорода, согласуется с экспериментально измеренной величиной энергии связи (81), однако их совпадение оказывается не очень точным.