Номер 4, страница 163 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. Какие силы связывают нуклоны в ядре? Какими свойствами они обладают?

Нуклоны (протоны и нейтроны) в атомном ядре связаны между собой особым видом сил, которые называются ядерными силами. Эти силы являются проявлением сильного взаимодействия — одного из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Ядерные силы действуют между любыми парами нуклонов (протон-протон, нейтрон-нейтрон, протон-нейтрон) и обеспечивают стабильность ядра, преодолевая мощные силы электростатического (кулоновского) отталкивания между положительно заряженными протонами.

Ядерные силы обладают следующими уникальными свойствами:

1. Являются самыми сильными в природе.

Ядерные силы значительно превосходят по интенсивности все другие известные взаимодействия. Они примерно в 100 раз сильнее электромагнитных сил, на много порядков сильнее слабого взаимодействия и несопоставимо мощнее гравитационного. Именно эта огромная сила позволяет удерживать протоны вместе в крошечном объеме ядра.

2. Являются короткодействующими.

Это их ключевая особенность. Ядерные силы проявляются только на чрезвычайно малых расстояниях, сопоставимых с размером самого нуклона — порядка $10^{-15}$ м. Если расстояние между нуклонами становится больше этого значения, сила их притяжения очень быстро падает практически до нуля. На очень малых расстояниях (менее $0.5 \cdot 10^{-15}$ м) силы притяжения сменяются силами отталкивания, что не дает нуклонам "слиться" друг с другом.

3. Обладают зарядовой независимостью.

Сила ядерного взаимодействия не зависит от электрического заряда взаимодействующих частиц. Это означает, что ядерные силы, действующие между двумя протонами, двумя нейтронами или между протоном и нейтроном, одинаковы (если не учитывать гораздо более слабое электромагнитное отталкивание протонов).

4. Обладают свойством насыщения.

В отличие от дальнодействующих сил (например, гравитации), где каждое тело взаимодействует со всеми остальными, ядерные силы проявляют свойство насыщения. Это означает, что нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом своих ближайших соседей. Именно поэтому удельная энергия связи (энергия, приходящаяся на один нуклон) остается примерно постоянной для большинства средних и тяжелых ядер.

5. Зависят от ориентации спинов.

Ядерные силы не являются центральными, их величина зависит от взаимной ориентации спинов (собственных моментов импульса) нуклонов. Например, взаимодействие между протоном и нейтроном оказывается сильнее, если их спины направлены в одну сторону (параллельны), чем когда они направлены в разные стороны (антипараллельны).

Ответ: Нуклоны в ядре связывают ядерные силы, являющиеся проявлением сильного взаимодействия. Их главные свойства: они являются самыми сильными из известных сил, короткодействующими (действуют на расстояниях $\sim 10^{-15}$ м), не зависят от заряда (зарядовая независимость), обладают свойством насыщения и зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.