Номер 5, страница 304 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 12. Физика атомного ядра. Параграф 79. Обменная модель ядерного взаимодействия. Обсудить в классе - номер 5, страница 304.

Условие.

Обсудите, чем различаются частицы, осуществляющие ковалентную связь в молекуле и связь нуклонов в ядре.

Решение.

Решение 2.

Частицы, осуществляющие ковалентную связь в молекуле, и частицы, обеспечивающие связь нуклонов в ядре, различаются по своей природе, типу взаимодействия, которое они опосредуют, а также по силе и радиусу действия этого взаимодействия.

Частицы, осуществляющие ковалентную связь в молекуле
Ковалентная связь является химической связью, в основе которой лежит электромагнитное взаимодействие. Эта связь образуется, когда атомы обобществляют одну или несколько пар валентных электронов. Электроны, будучи отрицательно заряженными частицами, создают область повышенной электронной плотности между положительно заряженными ядрами атомов. Притяжение ядер к этой электронной паре удерживает атомы вместе. Таким образом, непосредственно участвующими в создании связи частицами являются электроны.
С точки зрения фундаментальной физики, переносчиком электромагнитного взаимодействия является квант электромагнитного поля — фотон.

Частицы, осуществляющие связь нуклонов в ядре
Нуклоны (протоны и нейтроны) в атомном ядре удерживаются вместе благодаря сильному ядерному взаимодействию. Это самое мощное из четырех фундаментальных взаимодействий, но его действие ограничено очень малыми расстояниями (порядка $10^{-15}$ м), сопоставимыми с размером ядра. Связь между нуклонами является остаточным проявлением сильного взаимодействия, которое связывает кварки внутри самих нуклонов. Частицами-переносчиками взаимодействия между нуклонами являются мезоны, в первую очередь — пи-мезоны (или пионы). Нуклоны в ядре непрерывно "обмениваются" этими виртуальными мезонами, что приводит к возникновению мощных сил притяжения, превосходящих электростатическое отталкивание протонов.

Таким образом, ключевые различия заключаются в следующем:
1. Природа частиц: Ковалентную связь формируют электроны (лептоны), а ядерную — мезоны (адроны, состоящие из кварка и антикварка).
2. Тип взаимодействия: Ковалентная связь — это проявление электромагнитного взаимодействия (фундаментальный переносчик — фотон). Ядерная связь — это проявление сильного взаимодействия (переносчик между нуклонами — мезон).
3. Сила и радиус действия: Сильное взаимодействие примерно в 100 раз мощнее электромагнитного на малых расстояниях, но является короткодействующим, в то время как электромагнитное — дальнодействующее.

Ответ: Частицы, осуществляющие ковалентную связь в молекуле, и частицы, осуществляющие связь нуклонов в ядре, кардинально различаются. Ковалентная связь осуществляется за счет общих электронов и является проявлением электромагнитного взаимодействия (его фундаментальный переносчик — фотон). Связь нуклонов в ядре осуществляется путем обмена мезонами и является проявлением сильного ядерного взаимодействия.