核力 百科内容来自于: 百度百科

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。

概念

原子核的组成粒子 原子核的组成粒子
核力是使核子组成原子核的作用力,属于强相互作用力的一类。原子核中有中子、质子,质子是带正电的,所以 质子之间会互相排斥。是非常强大的核力将它们吸引在一起,使它们在非常小的区域形成原子核。核力是 短程力,只有在原子核尺度上才显现出来。

历史

20世纪初,人们只知道自然界存在着两种力:一种是万有引力,另一种是电磁力。对于带电粒子,在相同的距离上这两种力的强度差别很大,电磁力大约要比万有引力强10^35倍。
基于这两种力的性质,原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想,原子合理的和之间有第三种相互作用存在,即存在着一种核力,是核力把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核。后来的实验证实了科学家的猜测,并进一步揭示了核力的性质与特点。

性质

核力是强相互作用力(强力)的一种表现。在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。
核力是短程力,作用范围在1.5*10^-15 m之内。核力在大于0.8*10^-15m时表现为吸引力,且随距离增大而减小,超过1.5*10^-15m时,核力急速下降几乎消失;而在距离小于0.8*10^-15m时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起。
饱和性
每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性。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。 可以说核力的饱和性必然要求核力具有短程性,二者是核力最重要的两个性质。
交换性
当两核子相互作用时,它们可以交换自旋电荷。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。

特点

核力是在原子核中,使质子与中子紧密地结合在一起的力,核力的特点是:
短程力,核力只有在原子核的限度内才发生作用.
强相互作用,质子间产生库仑斥力,而核力能抗拒库仑斥力而使质子紧密结合在一起,这说明核力很强,它比库仑力大100倍。
③核力与核电荷无关,质子间的核力,中子间的核力为,及质子与中子间的核力都相等。
核子不能无限靠近,即核力除表现为引力之外,在某些情况下表现为斥力.大体上说核子间的距离在0.8~1.5费米(1费米)之间表现为引力;小于0.8费米表现为斥力,大于4~5费米时核力急剧下降,几乎消失;大于10费米时,核力消失.
⑤核力也是一种交换力,核子之间通过交换p介子 而发生强相互作用,此类似于光子电磁相互作用的传播者.
⑥核力具有饱和性,这种饱合性使得原子核和水一样,呈现不可压缩性,即原子核的密度近似为常数.

研究方法

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。

量子场论方法

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。
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- 来自原声例句
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