Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu 		 

Na pervuyu stranicu
Fizicheskie osnovy stroeniya i evolyucii zvezd
<< 5.1 Svoistva yadernyh sil | Oglavlenie | 5.3 Uchet elektromagnitnogo ... >>

5.2 Prosteishie primery

1. Yadro, sostoyashee iz protona i neitrona -- deiterii:

$\displaystyle pn= {}^{2}{\mathrm{D}}~E_{\mbox{svyazi}}=2,2\;\mbox{MeV}. $

Orbital'nogo dvizheniya net ($ l=0$), no spiny $ p$ i $ n$ parallel'ny, spin yadra $ s=1$ i polnyi moment $ J=1$. Energiya svyazi 2,2 MeV otnositel'no nevelika, t.e. sostoyanie ochen' melkoe, $ {}^{2}{\mathrm{D}}$ -- ryhlaya sistema.

Mogut li byt' v takom sostoyanii dva protona $ {}^{2}{\mathrm{He}}$ ili dva neitrona (dineitron)? V opytah takih yader ne nashli. I eto neudivitel'no. V deitrone $ l=0$ i spiny parallel'ny, t.e. dve raznye chasticy ($ p$ i $ n$) nahodyatsya v odnom i tom zhe sostoyanii, no dve tozhdestvennye chasticy (dva fermiona -- dva protona ili dva neitrona) v takoe sostoyanie ulozhit' nel'zya. Mozhno bylo by obrazovat' yadro iz dvuh tozhdestvennyh chastic s $ l\ne 0$. No eto oznachalo by prolet odnoi chasticy okolo drugoi na nekotorom pricel'nom rasstoyanii. Pri etom srednee rasstoyanie mezhdu nuklonami uvelichivaetsya i yadernye sily oslabevayut. Est' eshe odna vozmozhnost': vzyat' yadro iz dvuh nuklonov s $ l=0$ i $ s=0$, t.e. s antiparallel'nymi spinami. Odnako zavisimost' yadernyh sil ot spinov takova, chto oni sil'nee, kogda spiny parallel'ny i slabee v obratnom sluchae. V sluchae dvuh nuklonov (kogda energiya svyazi osnovnogo urovnya pri $ s=1$ nevelika -- 2,2 MeV) eto privodit k tomu, chto svyazannyh sostoyanii s antiparallel'nymi spinami voobshe net. Ne nado dumat', chto eto est' rezul'tat kakogo-nibud' ottalkivaniya. Na samom dele eto eshe odno proyavlenie principa neopredelennosti: dlya sushestvovaniya svyazannyh sostoyanii neobhodimo dostatochno sil'noe vzaimodeistvie. Issledovanie rasseyaniya neitronov na protonah i protonov na protonah pokazyvayut, chto v sostoyanii $ s=0$ oni prityagivayutsya, no ne dostatochno sil'no.

2. Tritii ( $ {}^{3}{\mathrm{T}}$); $ pnn$, $ l=0$, $ s=1/2$, prichem spiny neitronov antiparallel'ny. Energiya svyazi $ E_{\mbox{sv}}=8,48$ MeV, t.e. takuyu energiyu nuzhno zatratit', chtoby razbit' yadro tritiya na tri chasticy.

3. Gelii-3 ( $ {}^{3}{\mathrm{He}}$); $ ppn,\;l=0,\;s=1/2$. Zdes' antiparallel'ny spiny protonov, $ E_{\mbox{sv}}=7,72$ MeV. V priblizhenii izotopicheskoi invariantnosti energii svyazi $ {}^{3}{\mathrm{T}}$ i $ {}^{3}{\mathrm{He}}$ byli by ravny, no v sleduyushem priblizhenii vliyaet kulonovskaya energiya ottalkivaniya mezhdu dvumya protonami v $ {}^{3}{\mathrm{He}}$, poetomu $ {}^{3}{\mathrm{He}}$ ne tak sil'no svyazan.

4. Gelii-4 ( $ {}^{4}{\mathrm{He}}$); $ ppnn,\;l=0,\;s=0,\;E_{\mbox{sv}}=28,3$ MeV.

Esli est' dva sorta chastic, to maksimal'no mozhno ispol'zovat' 4 chasticy, chtoby skonstruirovat' yadro s $ l=0$ i $ s=0$. Chtoby otorvat' odin nuklon, nuzhno zatratit' energiyu poryadka 20MeV=$ (28-8)$MeV. Takim obrazom, eta sistema chrezvychaino sil'no svyazana. Poskol'ku obolochka $ l=0$ zapolnena, yadro $ {}^{4}{\mathrm{He}}$ analogichno himicheski blagorodnym gazam, inertnost' kotoryh ob'yasnyaetsya zapolnennost'yu elektronnyh obolochek.

5. Obrazovanie yader $ {}^{5}{\mathrm{He}}$, $ {}^{5}{\mathrm{Li}}$ v svyazannom sostoyanii nevozmozhno. Odnako est' $ {}^{6}{\mathrm{He}}$ s $ E_{\mbox{sv}}=0,6\,$MeV i $ {}^{8}{\mathrm{He}}$ s $ E_{\mbox{sv}}=3,0\,$MeV.5.1 Eti yadra ustoichivy otnositel'no sil'nogo vzaimodeistviya (otnositel'no raspada na sostavnye chasti).

Esli net special'nyh prichin i esli hvataet energii, to yadernye reakcii, sostoyashie v perestanovke $ n$ i $ p$, idut s secheniem $ \sigma\sim\pi r^2\sim 10^{-26}$ -- $ 10^{-24}\;$sm$ ^2$.

Naprimer, reakcii

$\displaystyle {}^{2}{\mathrm{D}} + {}^{2}{\mathrm{D}} \to {}^{3}{\mathrm{He}}+n\;, $

$\displaystyle {}^{2}{\mathrm{D}} + {}^{2}{\mathrm{D}} \to {}^{3}{\mathrm{T}} + p $

svodyatsya k energeticheski bolee vygodnoi peregruppirovke nuklonov. Pri etom nikakie drugie vzaimodeistviya ne uchastvuyut i zadacha fakticheski yavlyaetsya klassicheskoi zadachei o stolknovenii sharikov. Sechenie takogo processa poryadka kvadrata radiusa ``sharikov'' (v dannom sluchae $ r\approx 10^{-13}$ sm). V yadernoi fizike prinyata edinica secheniya 1barn= $ 10^{-24}\;$sm$ ^2$.

Kogda govoryat, chto yadro nekotorogo elementa, naprimer $ {}^{5}{\mathrm{He}}$, ne sushestvuet, to eto oznachaet, chto vremya sushestvovaniya takogo elementa ne bol'she vremeni proleta chasticy cherez yadro $ =10^{-13}\;$sm$ /10^9\;$sm/s$ =10^{-22}$ s. Skorost' $ 10^9$ sm/s sootvetstvuet energii v neskol'ko MeV, a poluchayusheesya vremya $ 10^{-22}$ s est' harakternoe vremya yadernogo vzaimodeistviya.


<< 5.1 Svoistva yadernyh sil | Oglavlenie | 5.3 Uchet elektromagnitnogo ... >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy
Publikacii so slovami: Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu
Ocenka: 3.0 [golosov: 119]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya