Номер 2, страница 234 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 57. Ядерные силы - номер 2, страница 234.

Условие.

2. Чем отличаются ядерные силы от других сил?

Решение.

Ядерные силы, также известные как сильное взаимодействие, — это силы, удерживающие протоны и нейтроны (собирательно называемые нуклонами) вместе в атомном ядре. Они кардинально отличаются от других фундаментальных сил, таких как гравитационные и электромагнитные, по ряду ключевых свойств.

1. Интенсивность

Ядерные силы являются самыми мощными в природе. Они примерно в 100 раз сильнее электромагнитных сил, которые вызывают отталкивание протонов друг от друга, и на 38 порядков ($10^{38}$) сильнее гравитационного взаимодействия между нуклонами. Без этой колоссальной силы атомные ядра, состоящие более чем из одного протона, просто не могли бы существовать.

2. Радиус действия (короткодействие)

Это одно из самых главных отличий. Ядерные силы являются короткодействующими. Они проявляются только на чрезвычайно малых расстояниях, порядка $10^{-15}$ м, что сопоставимо с размером самого ядра. За пределами этого расстояния их действие стремительно ослабевает до нуля. В противоположность этому, гравитационные и электромагнитные силы — дальнодействующие, их влияние распространяется на бесконечное расстояние, хотя и ослабевает с ним пропорционально квадрату расстояния ($F \sim 1/r^2$).

3. Зарядовая независимость

Действие ядерных сил не зависит от наличия у нуклонов электрического заряда. Они действуют с практически одинаковой силой между парой протонов, парой нейтронов и между протоном и нейтроном (если пренебречь гораздо более слабым электромагнитным отталкиванием протонов). Это свойство называют зарядовой независимостью. Электромагнитная сила, напротив, действует исключительно на заряженные частицы.

4. Свойство насыщения

Ядерные силы обладают свойством насыщения. Это означает, что нуклон в ядре взаимодействует не со всеми остальными нуклонами, а лишь с несколькими своими ближайшими соседями. У дальнодействующих сил, таких как гравитация и электромагнетизм, такого свойства нет — каждая частица взаимодействует со всеми остальными частицами в системе. Свойство насыщения приводит к тому, что удельная энергия связи (энергия на один нуклон) для большинства ядер, начиная с гелия, примерно одинакова.

5. Сложный характер зависимости от расстояния

В отличие от монотонного убывания гравитационных и электромагнитных сил, зависимость ядерных сил от расстояния между нуклонами имеет сложный характер. На расстояниях около $\text{1}$ фм ($10^{-15}$ м) это силы притяжения. Однако при попытке сблизить нуклоны на расстояние менее $0,5$ фм они становятся чрезвычайно мощными силами отталкивания. Эта "отталкивающая сердцевина" не позволяет нуклонам слиться в одну точку и обеспечивает стабильность размера ядра.

Ответ: Ядерные силы отличаются от других сил (гравитационных и электромагнитных) тем, что они: 1) самые сильные в природе; 2) действуют только на очень коротких расстояниях (короткодействующие); 3) не зависят от электрического заряда (зарядово-независимы); 4) обладают свойством насыщения (взаимодействуют только с ближайшими соседями); 5) имеют сложный характер, являясь силами притяжения на средних ядерных расстояниях и силами отталкивания на очень малых.