Номер 6, страница 105 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

6. Каковы особенности ядерных сил?

Решение

Ядерные силы, или сильное взаимодействие, — это силы, которые связывают протоны и нейтроны (общее название — нуклоны) в атомных ядрах. Они являются проявлением более фундаментального сильного взаимодействия между кварками. Ядерные силы обладают рядом уникальных особенностей, которые отличают их от других фундаментальных сил природы.

1. Наибольшая интенсивность
Ядерные силы — самые мощные из четырёх фундаментальных взаимодействий. Они приблизительно в 100–140 раз сильнее электромагнитных сил, которые вызывают отталкивание между одноименно заряженными протонами в ядре. Именно благодаря огромной величине ядерных сил возможно существование стабильных атомных ядер, несмотря на кулоновское отталкивание протонов.

2. Короткодействующий характер
Это одна из самых характерных черт. Ядерные силы проявляются только на очень малых, субъядерных расстояниях. Эффективный радиус их действия составляет порядка $r \approx 10^{-15}$ м (1 фемтометр, или 1 ферми). На расстояниях, превышающих 2–3 фемтометра, их действие стремительно падает до нуля. С другой стороны, на очень малых расстояниях (менее примерно $0.5 \cdot 10^{-15}$ м) силы притяжения сменяются мощными силами отталкивания. Это свойство не позволяет нуклонам "слиться" друг с другом и обеспечивает определенный средний размер нуклонов в ядре.

3. Зарядовая независимость
Ядерные силы не зависят от электрического заряда взаимодействующих нуклонов. Силы взаимодействия между двумя протонами (p-p), двумя нейтронами (n-n) или протоном и нейтроном (p-n) примерно одинаковы (если не учитывать более слабое кулоновское отталкивание между протонами). Это свойство называется изотопической инвариантностью и позволяет рассматривать протон и нейтрон как два разных состояния одной частицы — нуклона.

4. Свойство насыщения
Ядерные силы обладают свойством насыщения. Это означает, что каждый нуклон в ядре взаимодействует не со всеми остальными нуклонами, а только с ограниченным числом своих ближайших соседей. Это отличает их от дальнодействующих сил (гравитационных или электромагнитных), где каждый объект взаимодействует со всеми остальными. Свойство насыщения приводит к тому, что удельная энергия связи (энергия связи, приходящаяся на один нуклон) для большинства ядер (кроме самых лёгких) примерно постоянна и составляет около 8 МэВ/нуклон.

5. Нецентральный характер и зависимость от спина
Ядерные силы не являются центральными, то есть сила взаимодействия зависит не только от расстояния между центрами нуклонов, но и от их взаимной ориентации. Сила взаимодействия существенно зависит от взаимной ориентации спинов нуклонов. Например, взаимодействие между протоном и нейтроном оказывается значительно сильнее, когда их спины параллельны, чем когда они антипараллельны. Именно поэтому стабильное ядро дейтерия (дейтрон) существует только в состоянии, где спины протона и нейтрона сонаправлены (параллельны).

Ответ:
Ключевые особенности ядерных сил:
1) являются самыми сильными из всех известных взаимодействий;
2) являются короткодействующими, проявляясь лишь на расстояниях порядка $10^{-15}$ м;
3) обладают зарядовой независимостью (сила взаимодействия не зависит от заряда нуклонов);
4) обладают свойством насыщения (каждый нуклон взаимодействует лишь с ближайшими соседями);
5) являются нецентральными и зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.