2021-07-24 17:48:28

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物理理论
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使核子组成原子核的作用力,属于强相互作用的类型。核力是一种很复杂的相互作用,人们通过多年的实验研究和理论分析,才对它的特性有了比较细致的了解,但仍不完全。

基本信息

  • 中文名

    核力

  • 外文名

    Nuclear force

  • 属    于

    强相互作用的类型

  • 补    充

    一种很复杂的相互作用

  • 解    释

    使核子组成原子核的作用力

折叠 编辑本段 概念

核子-内部结构模型图核子-内部结构模型图

核子-内部结构模型表核子-内部结构模型表

使核子组成原子核的作用力,属于强相互作用的类型。核力是一种很复杂的相互作用,人们通过多年的实验研究和理论分析,才对它的特性有了比较细致的了解,但仍不完全。

折叠 编辑本段 核力性质

短程力核力在4~5fm以上的距离即已消失,当两核子距离为2~5fm时,它是较弱的吸引力,通常称为长程弱吸引力。核力的中程部分(1~2fm)是较强的吸引力,它比质子间的库仑力强得多,足以克服库仑排斥作用。当两核子间距离小于0.4~0.5fm时,核力为强排斥力,称为排斥芯。

饱和性各种较重(例如A>40)的原子核中,每个核子所占的体积大致相同,每个核子的平均结合能也大致相同(见原子核)。这一实验事实表明原子核中每一核子通常仅仅和邻近的少数核子发生较强的吸引作用,说明核力和某些分子之间的作用力一样,具有饱和性。

交换性当两核子相互作用时,它们可以交换自旋或电荷。两核子的相互作用和它们的自旋的相对取向有关,自旋平行和自旋反平行时的相互作用不同。这一点在实验上已得到充分的验证。例如,仅当质子和中子自旋平行时才能结合成氘核,自旋反平行时则不能结合。当能量超过100MeV以上的中子轰击含氢的靶时,人们观测到不少质子沿原来中子飞行的方向飞出。这现象只能用中子同质子相互作用时发生电荷交换来解释。由于这种交换作用,核力可以分为四个组成部分:维格纳力──不交换的作用;马约喇纳力──交换自旋也交换电荷的作用;巴特勒特力──只交换自旋的作用和海森伯力──只交换电荷的作用。

非中心力实验上发现氘核具有正的电四极矩,反映了氘核内核子分布是椭球形的。因此,描述氘核的波函数不应是纯粹的s波(它是球对称的),而应混有一定的d波。这就表明了核力中除了中心力之外,还存在一定的可以导致d波的混入的非中心力,这个力也常称为张量力。从研究核子-核子散射,特别是极化现象知道,核力还应具有自旋-轨道耦合项,即正比于l·s的项。这里l为两核子的相对运动角动量,s是核子的自旋。此外,核力也还可能和相对运动动量及角动量有其他更复杂的关系。

电荷无关性对于给定的相对运动状态,质子-质子、中子-质子和中子-中子间的由于核力的相互作用都是相同的。也就是说,核力与核子所带的电荷无关。很多实验事实表明,核力的这一性质,至少是近似成立的。但是无论在理论上或实验上,论证都还不够严格,即难以严格证明所有对这种电荷无关性质的偏离都是由电磁相互作用引起的。[1]

折叠 编辑本段 研究方法

主要是唯象理论、量子场论两种。

折叠 唯象理论

一般假设核力可以用某种位势的形式表达出来。通过分析各种实验现象并参照强相互作用通常应满足的守恒定律,可以写出在一定的限制下位势的普遍表达式。这种表达式中往往包含不少参量,可以通过实验加以确定。随着新的实验数据不断增加,位势的表达式也入往往会被修改和补充。应该指出,用位势来表达核力仅仅是一种近似,人们很难期望会得到惟一的位势表达形式。核力也还可能具有各种形式的多体力。这些问题都难以从唯象理论得到解决。已经提出了一些可以近似地符合实验的相互作用位势,具体表达式和参数可参看参考书。

折叠 量子场论

量子场论方法见重子-重子相互作用。

目前普遍认为核子是由夸克(见强子结构)所组成的,对于核力也正从夸克间相互作用的观点进行研究。

参考书目

T.T.S.Kuo and S.S.M.Wang,ed.,Topics in Nuclearphysics, Vol.1,Springer-Verlag,Berlin,Heidelberg,1981.

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