Пионное взаимодействие нейтронов в ядрах

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Пионное взаимодействие нейтронов в ядрах

Номер сообщения:#1   Анатолий Либерман » Вс июл 20, 2008 11:46

Может ли кто-нибудь дать ссылку на описание прямых экспериментов, подтверждающих пионное взаимодействие нейтронов в ядрах? Именно нейтронов, а не нейтронов и протонов.

С уважением,
Анатолий Либерман

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#2   morozov » Вс июл 20, 2008 12:41

Я не знал, что есть прямые эксперименты подтверждающие пионные взаимодействия нейтрон-протон.
Такие есть? Если можно идея эксперимента без ссылок.

Насчет взаимодействия нейтрон - нейтрон известно, что образованию бинейтрона мешает.. что-то мешает. Можно посмотреть..
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#3   Анатолий Либерман » Вс июл 20, 2008 12:58

morozov писал(а):Я не знал, что есть прямые эксперименты подтверждающие пионные взаимодействия нейтрон-протон.
Такие есть? Если можно идея эксперимента без ссылок.
Валерий Борисович, я просто, априори, считал, что они есть. А если и их нет... Странно... Я в этом не специалист. Но проводится большое число экспериментов по идентификации глюонного взаимодействия. Пионное считается как бы рангом ниже - аналогом ван-дер-ваальсового. Может быть, поэтому считается, что и проверять-то в нём нечего. Но я вот подумал, а взаимодействуют ли нейтроны между собой так же как с протонами, или так же, как протоны между собой? Ещё раз хочу сказать, что в этом я не специалист.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#4   morozov » Вс июл 20, 2008 13:13

Валерий Борисович, я просто, априори, считал, что они есть.
Наличие потенциала еще ничего не значит. Есть запрет Паули ...т.е. триплет (параллельные спины) должен иметь разные энергии. А синглету тоже не что-то мешает.... может вариант танцора....

посмотрите в справочнике. Меня это тоже когда-то удивило.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#5   Анатолий Либерман » Вс июл 20, 2008 13:18

О.К! Будем искать!

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#6   morozov » Пн июл 21, 2008 2:14

Часто так бывает, что задачу можно решить не зная подробностей.

простейшая задача ядерной физики - ядро дейтерия как раз такой случай. Конечно о ядерных силах многое известно (я так думаю), но для того, что б найти распределение нейтрона и протоны в пространстве достаточно знать только энергию взаимодействия. Это уже классическая задача квантовой механики.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#7   Анатолий Либерман » Пн июл 21, 2008 15:44

Валерий Борисович, глобальный вопрос: для чего в ядре нейтроны? Ведь нет ни одного атома, кроме протия, в ядре которого не было бы нейтронов. Хотя бы одного, как в гелии-3. Для удержания электронов нужны только протоны. Создавать дополнительные силы, противодействующие кулоновским? Тогда, может быть, только нейтроны и создают эти силы, а протоны - нет? То есть, нейтроны связываются друг с другом и с протонами, а протоны друг с другом не связываются?

Editor
Сообщения: 199
Зарегистрирован: Сб июн 16, 2007 16:59

Номер сообщения:#8   Editor » Ср июл 23, 2008 0:55

и в курсе, что нейтроны ужасть как структурны - с областями разного заряда, -
вот и шуруют в ядрах подобно диполям и далее - по Ван-дер-Ваальсу ...
Откуда такой апломб?

И пожалуйста повежливее!
Вы сказали глупость. Во-первых как дипольный момент может связать заряды противоположного знака. Во- вторых магнитный дипольный момент настолько мал, что его можно не принимать в расчет. В-третьих электрический момент нейтрона и протона равен нулю.В четвертых ЛЮБЫЕ посты с неуважительным отношением к собеседнику будут просто удаляться...
Будут удаляться и посты плохо читаемые и бессмысленные..... .

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#9   morozov » Ср июл 23, 2008 1:04

БСЭ

СИЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, одноиз основных фундаментальных (элементарных) взаимодействий
природы (наряду с электромагнитным, гравитационным и слабым взаимодействиями). Частицы,
участвующие в С. в., наз. адронами, в отличие от фотона и лептонов (электрона и позитрона, мюонов и
нейтрино), не обладающих С. в. К адронам относятся все барионы (в частности, нуклоны - нейтрон п и
протон р, гипероны) и мезоны (пи-мезоны, К-мезоны), в том числе большое количество т. н.
ядерно-нестабильных частиц - резонансов. Одно из проявлений С. в.- ядерные силы, связывающие нуклоны
в атомных ядрах. С. в. имеют малый радиус действия (~10-13см) и на этих расстояниях значительно
превосходят все др. типы взаимодействий. Характерное время, за к-рое происходят элементарные
процессы, вызываемые С. в., составляет 10-23-10-24сек. С. в. обладают высокой степенью симметрии; они
симметричны относительно пространственной инверсии, зарядового сопряжения, обращения времени.
Специфическим для С. в. является наличие внутр. симметрии адронов: изотопической инвариантности,
симметрии по отношению к фазовому преобразованию, приводящей к существованию особого
сохраняющегося квантового числа -странности, а также SU(3)-симметрии (см. ниже).

Впервые С. в. как силы новой, неизвестной ранее природы были по существу обнаружены в опытах Э.
Резерфорда (1911) одновременно с открытием атомного ядра; именно этими силами объясняется
обнаруженное рассеяние на большие углы а-частиц при их прохождении через вещество. Однако понятие
С. в. было сформулировано позже, в основном в 30-х гг., в связи с проблемой ядерных сил.

Общие свойства сильных взаимодействий Короткодействующий характер С. в.

Важнейшая особенность С. в.- их короткодействующий характер; как уже отмечалось, они заметно
проявляются лишь на расстояниях порядка 10-13см между взаимодействующими адронами, т. е. их радиус
действия примерно в 100 000 раз меньше размеров атомов.

На таких расстояниях С. в. в 100-1000 раз превышают электромагнитные силы, действующие между заряж.
частицами. С увеличением расстояния С. в. быстро (приблизительно экспоненциально) убывают, так что на
расстоянии неск. радиусов действия они становятся сравнимыми с электромагнитными взаимодействиями,
а на ещё больших расстояниях практически исчезают. С короткодействующим характером С. в. связан тот
факт, что С. в., несмотря на их огромную роль в природе, были экспериментально обнаружены только в 20
в., в то время как более слабые дальнодействующие электромагнитные и гравитац. силы были обнаружены
и изучены гораздо раньше (вследствие дальнодействующего характера электромагнитных и гравитац. сил
происходит сложение сил, действующих со стороны большого числа частиц, и таким образом возникает
взаимодействие между макроскопич. телами).

Для объяснения малого радиуса действия ядерных сил японский физик X. Юкава в 1935 высказал гипотезу,
согласно к-рой С. в. между нуклонами (N) происходит благодаря тому, что они обмениваются друг с другом
нек-рой частицей, обладающей массой, аналогично тому, как электромагнитное взаимодействие между
заряж. частицами, согласно квантовой электродинамике (см. Квантовая теория поля), осуществляется
посредством обмена "частицами света" - фотонами. При этом предполагалось, что существует спе-цифич.
взаимодействие, приводящее к испусканию и поглощению промежуточной частицы - переносчика ядерных
сил. Др. словами, вводился новый тип взаимодействий, к-рый позже назвали С. в. (Следует отметить, что
впервые гипотеза об обменном характере ядерных сил для объяснения их малого радиуса действия
выдвигалась независимо И. Е. Таммом и Д. Д. Иваненко.)

Исходя из известного эксперимент. радиуса действия ядерных сил, Юкава оценил массу частицы -
переносчика С. в. Такая оценка основана на простых квантовомеханич. соображениях. Согласно квантовой
механике, время наблюдения системы At и неопределённость в её энергии АЕ связаны неопределённостей
соотношением: АЕАt~h, где h - Планка постоянная. Поэтому, если свободный нуклон испускает частицу с
массой т (т. е. энергия системы меняется согласно формуле относительности теории на величину АЕ =
mс2, где с - скорость света), то это может происходить лишь на время At~h/mс2. За это время частица,
движущаяся со скоростью, приближающейся к предельно возможной скорости света с, может пройти
расстояние порядка h/mc. Следовательно, чтобы взаимодействие между двумя частицами осуществлялось
путём обмена частицей массы т, расстояние между этими частицами должно быть порядка (или меньше)
h/mc, т. е. радиус действия сил, переносимых частицей с массой т, должен составлять величину h/mc. При
радиусе действия ~ 10-13см масса переносчика ядерных сил должна быть около 300 mе (где mе -масса
электрона), или приблизительно в 6 раз меньше массы нуклона. Такая частица была обнаружена в 1947 и
названа пи-мезоном (пионом, п). В дальнейшем выяснилось, что картина взаимодействия значительно
сложнее. Оказалось, что, помимо заряженных п+- в нейтрального п°-мезонов с массами соответственно 273
те и 264 те, взаимодействие передаётся большим числом др. мезонов с большими массами: р, w, y, К, ... и т.
д. Кроме того, определ. вклад в С. в. (напр., между мезонами и нуклонами) даёт обмен самими нуклонами и
антинуклонами и их возбуждёнными состояниями - барионными резонансами. Из соотношения
неопределённостей следует, что обмен частицами, имеющими массы больше массы пиона, происходит на
расстояниях, меньших 10-13см, т. е. определяет характер С. в. на малых расстояниях. Эксперимент, изучение
различных реакций с адронами (таких, напр., как реакции с передачей заряда-"перезарядкой": п- + р-п° + n,
К- + р -К° + n и др.) позволяет в принципе выяснить, какой вклад в С. в. даёт обмен теми или иными
частицами.

Относительная величина С. в. Для характеристики величины С. в. сравним их с электромагнитными
взаимодействиями, для описания к-рых существует подробно разработанный математич. аппарат. Такое
сравнение позволяет понять трудности, с к-рыми сталкивается разработка теории С. в. Взаимодействие
заряж. частицы с электромагнитным полем -полем фотонов - определяется электрич. зарядом е частицы
(к-рый и является константой электромагнитного взаимодействия), а вероятность испускания одного фотона
при взаимодействии заряж. частиц, согласно квантовой электродинамике, пропорциональна безразмерной
величине а = е2/hc~=1/137 (наз. постоянной тонкой структуры). Вероятность испускания в к.-л. процессе п
фотонов пропорциональна аn, т. е. в 137 раз меньше, чем вероятность испускания (п - 1) фотонов
(исключение, требующее особого рассмотрения,- испускание большого числа т. н. инфракрасных фотонов с
очень малой энергией). Ввиду малости величины а можно рассматривать процессы электромагнитного
взаимодействия с помощью т. н. теории возмущений, последовательно учитывая обмен между заряж.
частицами всё большим числом фотонов. Математически такая теория представляется в виде бесконечного
асимптотич. ряда по степеням малого параметра а и даёт прекрасное согласие с экспериментом. Если,
переходя к описанию С. в., ввести, напр. для характеристики взаимодействия нуклонов с полем
п(пи)-мезонов, постоянную q - т. н. константу С. в., имеющую размерность электрич. заряда, то, как
показывает сравнение с экспериментом, безразмерная величина q2/hc в С. в. (аналогичная величине а в
электромагнитных) оказывается больше единицы: q2/hс~=15. Это означает, что в процессах С. в. должен
быть существен обмен большим числом частиц, а в случаях, когда энергия сталкивающихся адронов
достаточно велика, должны превалировать множественные процессы с рождением большого числа
вторичных частиц. Поэтому при рассмотрении процессов С. в. нельзя пользоваться теорией возмущений,
столь эффективной для электромагнитных взаимодействий, и необходимо учитывать, что во
взаимодействии реально участвует большое число частиц. Известно, что в нек-рых областях физики (напр.,
в физике твёрдого тела) имеются эффективные при-ближ. методы рассмотрения динамич. задач с учётом
многих частиц, взаимодействие между к-рыми не мало. Успешное теоретич. рассмотрение такого рода задач
возможно потому, что в них хорошо известно т. н. нулевое приближение для состояния системы, а не
сильно возбуждённые состояния можно представить как совокупность элементарных возбуждений
-квазичастиц, взаимодействием между к-рыми можно в нулевом приближении пренебречь (напр.,
тепловые колебания атомов твёрдого тела могут быть представлены как совокупность колебаний всей
кристаллич. решётки, к-рым соответствуют квазичастицы - фононы). Возможно поэтому, что отсутствие
последоват. теории С. в. связано с недостаточностью эксперимент. информации о вызываемых ими
процессах и дальнейшие эксперимент. и теоретич. исследования помогут найти "нулевое приближение" для
описания процесса С. в.

Несмотря на отсутствие последоват. теории С. в., было установлено теоретически большое число связей
между различными процессами С. в. Наличие такого рода связей вытекает, во-первых, из общих принципов
квантовой теории поля, а во-вторых, из существования точных и приближ. симметрии, присущих С. в. (см.
ниже). Вместе с тем большое значение имеют различные полуфеноменологич. модели С. в., позволяющие
качественно (а в ряде случаев - довольно точно количественно) описывать процессы С. в. и предсказывать
новые явления.

С. в. и структура адронов. Из квантовомеханич. соображений, аналогичных тем, к-рые приводились для
оценки радиуса действия ядерных сил, следует, что адроны должны быть окружены "облаком" непрерывно
испускаемых и поглощаемых - т. н. виртуальных (см. Виртуальные частицы) - пионов и др. адронов. При
этом радиус пионного "облака" по порядку величины должен составлять h/мс (где м - масса пиона), а
радиусы "облаков", создаваемых более тяжёлыми адронами, обратно пропорциональны их массам.
Вследствие большой величины g2/hc вероятность виртуального испускания адронов велика, т. е. "облака"
должны иметь значит. плотность и существ. образом определять физ. процессы с участием адронов. Иными
словами, из большой величины константы С. в. вытекает, что адроны должны иметь сложное внутр.
строение и лишь условно могут наз. элементарными частицами (если даже отвлечься от возможности того,
что они состоят из более фундамен., частиц - кварков; см. ниже).
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#10   Анатолий Либерман » Ср июл 23, 2008 7:09

Editor писал(а):
и в курсе, что нейтроны ужасть как структурны - с областями разного заряда, -
вот и шуруют в ядрах подобно диполям и далее - по Ван-дер-Ваальсу ...
Откуда такой апломб?

И пожалуйста повежливее!
Вы сказали глупость. Во-первых как дипольный момент может связать заряды противоположного знака. Во- вторых магнитный дипольный момент настолько мал, что его можно не принимать в расчет. В-третьих электрический момент нейтрона и протона равен нулю.В четвертых ЛЮБЫЕ посты с неуважительным отношением к собеседнику будут просто удаляться...
Будут удаляться и посты плохо читаемые и бессмысленные..... .
Простите, мне не совсем понятно, к какому посту это относится. Или он был удалён?

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#11   Анатолий Либерман » Ср июл 23, 2008 10:35

morozov писал(а):БСЭ
Впервые С. в. как силы новой, неизвестной ранее природы были по существу обнаружены в опытах Э.
Резерфорда (1911) одновременно с открытием атомного ядра; именно этими силами объясняется
обнаруженное рассеяние на большие углы а-частиц при их прохождении через вещество.
А разве рассеяние альфа-частиц происходило не за счёт кулоновских сил? Наверное, автор хотел сказать, что ядерные силы дали возможность сконцентрироваться такому электрическому заряду, который дал возможность обнаружить свой источник при точности эксперимента, которая была тогда.
Последний раз редактировалось Анатолий Либерман Ср июл 23, 2008 11:04, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#12   morozov » Ср июл 23, 2008 12:52

Простите, мне не совсем понятно, к какому посту это относится. Или он был удалён?
да, завелась форумная шпана, приходится удалять, что б не мешала.

А разве рассеяние альфа-частиц происходило не за счёт кулоновских сил? Наверное, автор хотел сказать, что ядерные силы дали возможность сконцентрироваться такому электрическому заряду, который дал возможность обнаружить свой источник при точности эксперимента, которая была тогда.

Все правильно.. именно за счет кулоновских. Вообще-то это квантовая задача, но классический расчет для этого эксперимента приемлим. Результат - то, что внутри атома расположен практически точечный заряд - ядро.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#13   Анатолий Либерман » Ср июл 23, 2008 13:23

Нашёл интересную заметку http://www.i-nauka.ru/?p=526
Она интересна и сама по себе, но меня особенно заинтересовало то, что один удалённый нейтрон не удерживается, а два - да. Почему? Может быть всё-таки есть некая асимметрия между протон-протонным взаимодействием с одной стороны и нейтрон-протонным и нейтрон-нейтронным с другой?

Анатолий Либерман
Сообщения: 452
Зарегистрирован: Пн июн 02, 2008 8:04
Откуда: Иерусалим
Контактная информация:

Номер сообщения:#14   Анатолий Либерман » Ср июл 23, 2008 13:33

ВиРа, прошу Вас в подобном тоне не высказываться.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32491
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#15   morozov » Чт июл 24, 2008 1:39

Анатолий Либерман писал(а):Нашёл интересную заметку http://www.i-nauka.ru/?p=526
Она интересна и сама по себе, но меня особенно заинтересовало то, что один удалённый нейтрон не удерживается, а два - да. Почему? Может быть всё-таки есть некая асимметрия между протон-протонным взаимодействием с одной стороны и нейтрон-протонным и нейтрон-нейтронным с другой?
занятно...
ну это очень сложный вопрос...к тому ж меня всерьез ядерная физика не интерсовала..в детстве была у меня пара книжек, но не помню, чтоб я что-то читал. Сейчас есть правда тоже пара. но это по необходимости...Задачу с дейтерием я удачно приспособил к твердому телу.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»