Ответьте на вопросы, страница 232 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему кулоновские силы между протонами ядра не могут нарушить целостность ядра?

Почему кулоновские силы между протонами ядра не могут нарушить целостность ядра?
Целостность атомного ядра, которое состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, сохраняется благодаря тому, что внутри ядра действует взаимодействие, которое намного сильнее электростатического отталкивания протонов.

Все протоны в ядре имеют одинаковый положительный заряд и, согласно закону Кулона, отталкиваются друг от друга. На сверхмалых расстояниях, сопоставимых с размером ядра (порядка $10^{-15}$ м), эти силы отталкивания становятся колоссальными. Если бы в ядре действовали только электромагнитные силы, оно не могло бы существовать.

Однако, помимо электромагнитного, существует сильное ядерное взаимодействие. Это фундаментальное взаимодействие, которое удерживает нуклоны (протоны и нейтроны) вместе в ядре. У сильного взаимодействия есть несколько ключевых особенностей, объясняющих стабильность ядра:

Во-первых, оно чрезвычайно мощное. На ядерных расстояниях силы притяжения, вызванные сильным взаимодействием, примерно в 100 раз превосходят силы кулоновского отталкивания между протонами.

Во-вторых, оно является короткодействующим. Сильное взаимодействие эффективно только на очень малых дистанциях (порядка $10^{-15}$ м). За пределами ядра его действие практически равно нулю. Этим оно кардинально отличается от дальнодействующего кулоновского взаимодействия.

В-третьих, оно обладает зарядовой независимостью. Это означает, что сила притяжения одинакова для любых пар нуклонов: протон-протон, нейтрон-нейтрон и протон-нейтрон.

Нейтроны играют важнейшую стабилизирующую роль. Не имея заряда, они не создают дополнительного отталкивания, но при этом участвуют в сильном притяжении наравне с протонами. Поэтому в стабильных ядрах (кроме простейшего водорода-1) всегда есть нейтроны. С увеличением числа протонов растет суммарное кулоновское отталкивание, и для сохранения стабильности требуется все больше "дополнительных" нейтронов.

Ответ: Целостность ядра не нарушается кулоновскими силами отталкивания между протонами, так как внутри ядра действуют ядерные силы (сильное взаимодействие), которые являются силами притяжения между всеми нуклонами и на малых расстояниях значительно превосходят силы электростатического отталкивания.