Нуклоны и атомные ядра
195
В связи с изложенным целесообразно дополнительно вспомнить об истории открытия нейтрино - электрически нейтральной элементарной частицы, имеющей массу покоя, много меньшую, чем масса покоя электрона. Открытие нейтрино, по мнению физиков, принадлежит к числу наиболее ярких и вместе с тем трудных страниц в физике ХХ в.
Впервые в экспериментальной физике нейтрино проявилось в 1914 г., когда английский физик Дж.Чедвик обнаружил, что электроны, испускаемые при Р-распаде атомных ядер, имеют непрерывный энергетический спектр. Это явление находилось в явном противоречии с теорией квантов и приводило к нарушению закона сохранения энергии.
В 1930 г. швейцарский физик В.Паули в письме участникам семинара в Тюрингеме сообщил о своей «отчаянной попытке» спасти закон сохранения энергии. Паули высказал гипотезу о существовании новой электрически нейтральной сильно проникающей частицы, обладающей малой массой, благодаря которой и создается впечатление о несоблюдении закона сохранения энергии. После открытия в 1932 г. нейтрона итальянский физик
Э.Ферми предложил назвать такую частицу «нейтрино» (маленький нейтрон). Впоследствии нейтрино было обнаружено, и нейтринное излучение использовалось как инструмент изучения внутризвездных процессов.
В разнообразных и многочисленных экспериментах, проведенных на ускорителях высоких энергий, получены различные и многообразные данные по сильному взаимодействию частиц, а также по получению самых разнообразных «элементарных частиц» вещества, общее число которых колеблется от 200 до 2000, смотря как считать и что учитывать. Однако все эти экспериментальные результаты не слишком хорошо сопрягаются друг с другом, поэтому теоретикам приходится все время усложнять свои модели и теории, что, как они считают, объясняется сложностью предмета исследования.
196
Глава 1.
1.1.2. Современные модели атомных ядер
Параллельно с созданием инструмента для исследований структур атомных ядер шло создание ядерных моделей, призванных объяснить те или иные свойства ядер и соответственно уточнить направления экспериментальных работ [28].
Проведенные на ускорителях эксперименты позволили выявить многие параметры ядер атомов и так называемых «элементарных частиц» вещества.
Определились параметры нейтрона и протона, которые вошли во все мировые справочники, включая их массу, размеры, спин, электрический заряд и магнитный момент. Определились размеры радиусов R атомных ядер как
R = аЛиз, (1.1)
Здесь а = 1,12 ф = 1,12-10-15 м, А - число нуклонов в ядре (в сложных ядрах это число немного больше и колеблется от 1,2 до 1,4). Выяснена плотность ядерного вещества, равная примерно 1018 кг/м3. Определены эффективные радиусы взаимодействия нуклонов и ядер атомов, энергии связей нуклонов, квантовые характеристики ядер и многое другое. Таким образом, получен большой фактический материал, позволяющий судить о ядерных процессах. Для лучшего понимания этих процессов рядом исследований разработаны модели ядер.
Прежде всего, разработана мезонная модель межнуклонного взаимодействия, в соответствии с которой взаимодействие между нуклонами обеспечивается мезонным обменом, т.е. испусканием и поглощением мезонов - микрочастиц, масса которых различна и составляет величину от массы электрона до массы протона. Но открыты и мезоны с массой, превышающей массу протона. Все они обладаю очень малым временем жизни, но сам это процесс считается установленным и пересмотру не подлежит. А далее на
