Ядерні сили та моделі ядра

Між нуклонами, що складають ядро, на відстанях менших м існує сильна взаємодія. Вона породжує особливий вид сил, які називаються ядерними. Ядерні сили мають такі характеристики

· вони є силами тяжіння,

· короткодіючі з радіусом дії ,

· зарядове незалежні,

· мають властивість насичуватися з ростом числа найближчих сусідних нуклонів у ядрі,

· залежать від напрямків спінів нуклонів у ядрі,

· вони не є центральними (консервативними).

Носіями ядерних силє p-мезони (піони). Існують позитивний - , негативний - та нейтральний - . Піони мають заряд рівний заряду електрона е, а їх маси однакові та рівні 273 =140 МеВ. Маса нейтрального піона дорівнює 264 =135 МеВ. Спіни усіх трьох піонів дорівнюють нулю. Ці частинки не стабільні. Заряджені піони мають час життя , а нейтральний - . Заряджені піони розпадаються, утворюючи відповідні за знаком m-мезони (мюони) та мюонні нейтрино та антинейтрино

, .

Існує дуже мала частина інших схем розпаду заряджених піонів. Нейтральний піон в 98.8% випадках розпадається на два g-кванти

,

а в інших випадках можливі такі схеми розпаду

, .

У свою чергу m-мезони є не стабільними і розпадаються, утворюючи електрон (позитрон) і електронні нейтрино та антинейтрино одночасно

, .

Маса мюонів складає 207 (106 МеВ), час життя , їх спін дорівнює .

Зв'язок між нуклонами здійснюється попарно, шляхом взаємообміну віртуальними піонами,(див. ) тобто такими, що не можуть бути виявлені за час свого життя проміжку часу між випромінюванням піона одним нуклоном та поглинанням його другим нуклоном. У процесах обміну віртуальними частинками порушується закон збереження енергії. Але це явище знаходиться у відповідності із принципом невизначеності, згідно якого енергія системи Е може відхилятися на величину протягом часу . Схеми обміну піонами при взаємодії можуть бути такими