Нуклоны и атомные ядра
197
этой основе строятся различные ядерные модели - оболочечная, согласно которой в атомном ядре каждый нуклон находится в определенном индивидуальном квантовом состоянии, ротационная (ядро представляет собой эллипсоид вращения), сверхтекучая, в соответствии с которой вещество ядра находится в сверхтекучем состоянии, и некоторые другие - вибрационная, кластерная (блочная) и т.д. каждая из этих моделей объясняет они особенности структуры ядер, но испытывает трудности при попытках объяснения других особенностей, поэтому признано, что удовлетворительной, а главное, физической модели атомных ядер до сих пор не найдено.
Кроме того, математический аппарат, описывающий все эти модели, становится все более сложным, и возникают уже математические трудности, которые требуют отдельных исследований. Поэтому последовательное объяснение даже наиболее важных свойств ядер на прочной основе общих физических принципов и данных о взаимодействиях нуклонов остается пока одной из нерешенных фундаментальных задач современной теоретической физики.
В настоящее время стала модной теория кварков [23], согласно которой тяжелые частицы построены из различных комбинаций «истинно элементарных» частиц - трех кварков и трех антикварков, каждый из которых имеет массу порядка пяти протонных масс. Соединение кварков между собой приводит к преобразованию масс кварков в энергию связи, в результате, соединившись, например, в протон, три кварка, имеющий каждый по 5 протонных, а в сумме 15 протонных масс, сохраняют в виде массы только одну протонную массу, остальные 14 протонных масс преобразуются в энергию связей кварков между собой. Правда, в экспериментах кварков так и не нашли...
Наряду с рассмотрением атомного ядра, как состоящего из элементарных частиц, был выдвинут ряд ядерных моделей, т.е. приближенных методов описания, основанных на отождествлении ядра с какой-либо системой, свойства которой либо хорошо
198
Глава 1.
изучены, либо поддаются сравнительно простому теоретическому анализу. Таковы, например, ядерные модели вырожденного ферми-газа, жидкой капли, ротатора (волчка), оболочечная модель и др.
Для объяснения ядерных сил, связывающих нуклоны в ядрах (сильное ядерное взаимодействие), также использованы различные модели. В 1935 г. японский физик Х.Юкава высказал гипотезу, согласно которой нуклоны обмениваются друг с другом некоторой частицей, обладающей массой и являющейся переносчиком ядерных сил [24]. Подобная гипотеза независимо выдвигалась И.Е.Таммом и Д. Д.Иваненко. Такая частица была обнаружена в 1947 г. и названа п-мезоном. Но в дальнейшем выяснилось, что нужно привлечь для объяснения сильного взаимодействия и ряд других частиц. Считается, что определенный вклад в сильное взаимодействие дают и сами нуклоны. Частицы, участвующие в сильном взаимодействии (адроны), окружены облаками мезонов. Р.Фейнманом была выдвинута модель «партронов», в которой предполагается, что адроны в неупругих соударениях ведут себя как совокупность точечных частиц - «партронов», некоторым образом распределенных по импульсам. В качестве партронов можно рассматривать кварки, считая, что адроны помимо трех кварков содержат также облако кварков-антикварков. А общее количество кварков, этих «самых первичных частиц», уже составляет 96.
1.1.3. Критические замечания в адрес методологии исследований атомного ядра
Периодическая система элементов, разработанная Д.И.Менделеевым в 1869 г. была дополнена последующими исследователями, немного усовершенствована (атомные веса были заменены числом зарядов ядер), но все основные принципы ее построения сохранились до сих пор, и ни у кого не возникает со¬
