Номер 2, страница 323 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 54. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Вопросы - номер 2, страница 323.

Условие.

2. Перечислите основные свойства ядерных сил.

Решение.

Основные свойства ядерных сил:

1. Являются самыми сильными из всех известных взаимодействий

Ядерные силы, также известные как сильное взаимодействие, являются самыми интенсивными из четырех фундаментальных сил природы. Они примерно в 100-137 раз сильнее электромагнитных сил, которые удерживают электроны на орбитах вокруг ядра, и на много порядков превосходят слабое взаимодействие и гравитацию. Именно эта огромная сила позволяет преодолеть электростатическое отталкивание между положительно заряженными протонами и удерживать нуклоны (протоны и нейтроны) вместе в чрезвычайно плотном ядре.
Ответ: Ядерные силы — самые сильные в природе, превосходящие по величине электромагнитные, слабые и гравитационные взаимодействия.

2. Являются короткодействующими

Действие ядерных сил проявляется только на очень малых расстояниях, сопоставимых с размерами атомного ядра, порядка $10^{-15}$ м (1 фемтометр). На расстояниях, превышающих несколько фемтометров, их интенсивность резко падает практически до нуля. Этим они кардинально отличаются от дальнодействующих гравитационных и электромагнитных сил, действие которых простирается на неограниченные расстояния. Свойство короткодействия объясняет, почему мы не ощущаем ядерные силы в макромире.
Ответ: Ядерные силы действуют только на расстояниях порядка $10^{-15}$ м, быстро убывая за пределами ядра.

3. Обладают свойством зарядовой независимости

Ядерное взаимодействие между нуклонами не зависит от их электрического заряда. Это означает, что силы, действующие между двумя протонами (p-p), двумя нейтронами (n-n) или между протоном и нейтроном (p-n), примерно одинаковы, если не учитывать гораздо более слабое кулоновское отталкивание между протонами. Это свойство указывает на то, что для сильного взаимодействия протон и нейтрон являются двумя состояниями одной и той же частицы — нуклона.
Ответ: Сила ядерного взаимодействия одинакова для пар протон-протон, нейтрон-нейтрон и протон-нейтрон (без учета электростатических сил).

4. Обладают свойством насыщения

Каждый нуклон в ядре взаимодействует не со всеми остальными нуклонами, а лишь с ограниченным числом своих ближайших соседей. Это свойство называется насыщением ядерных сил. Вследствие этого средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон, остается примерно постоянной для большинства ядер, начиная с гелия ($A>4$). Это отличает ядерные силы от дальнодействующих, где каждый объект взаимодействует со всеми остальными.
Ответ: Каждый нуклон в ядре взаимодействует только со своими ближайшими соседями, а не со всеми нуклонами в ядре.

5. Имеют отталкивающий характер на малых расстояниях

Несмотря на то, что на средних расстояниях (около 1 фм) ядерные силы являются силами притяжения, на очень малых расстояниях (менее 0.5 фм) они становятся силами отталкивания. Этот "отталкивающий керн" (сердцевина) не позволяет нуклонам слиться друг с другом и обеспечивает стабильный размер ядра, не давая ему коллапсировать.
Ответ: На расстояниях меньше 0.5 фм ядерные силы становятся отталкивающими, предотвращая коллапс ядра.

6. Зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов

Сила ядерного взаимодействия зависит от того, как ориентированы спины (собственные моменты импульса) взаимодействующих нуклонов. Например, взаимодействие между протоном и нейтроном сильнее, когда их спины параллельны (суммарный спин равен 1), чем когда они антипараллельны (суммарный спин равен 0). Именно поэтому ядро дейтерия (дейтрон) существует только в состоянии с параллельными спинами.
Ответ: Величина ядерной силы зависит от того, параллельны или антипараллельны спины взаимодействующих нуклонов.

7. Не являются центральными

Ядерные силы не всегда направлены вдоль линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов. Они имеют так называемую тензорную компоненту, которая зависит от ориентации спинов нуклонов относительно этой линии. Это свойство объясняет, например, наличие у дейтрона электрического квадрупольного момента, что свидетельствует о его несферической форме.
Ответ: Направление ядерной силы зависит не только от расстояния между нуклонами, но и от ориентации их спинов.