Дейтрон связанное состояние нейтрона и протона.

1 Министерство образования и науки Российской Федерации Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Физический факультет РЕФЕРАТ по дисциплине: физика атомного ядра и частиц Дейтрон связанное состояние нейтрона и протона. Кравченко Наталья Группа 209 Руководитель: Третьякова Т.Ю. Москва 2016

2 Введение Существование дейтрона устойчивой системы протона и незаряженного нейтрона свидетельствует о наличии действующих между ними сил неэлектрического характера. Эти силы не могут быть силами чисто магнитного взаимодействия (хотя оно и не исключается), поскольку такое взаимодействие не может обусловить среднюю энергию связи нуклона, составляющую около 7,5 МэВ. Опыты по рассеянию нейтронов протонами указывают на зависимость ядерных сил от спинов нуклонов. Существование электрического квадрупольного момента дейтрона и неаддитивность магнитных моментов протона и нейтрона в дейтроне указывают на тензорный характер ядерных сил. Кроме того, взаимодействие между нуклонами может зависеть и от скоростей нуклонов. Все перечисленные факты должны быть учтены при изучении природы ядерных сил и должны быть объяснены теорией.

3 Ядерными называются силы, действующие между нуклонами. В основном эти силы обусловлены так называемыми сильными взаимодействиями самыми интенсивными взаимодействиями в природе. Изучение сил между частицами проще всего производить в системе возможно меньшего числа частиц, поэтому нам удобно рассматривать систему, состоящую из двух нуклонов. В системах n-n и p-p связанных состояний нет. В системе n-p есть одно связанное состояние дейтрон. То есть, дейтрон ядро, состоящее из одного протона и одного нейтрона. Основные свойства дейтрона: 1. Энергия связи дейтрона равна 2,23 МэВ, то есть примерно 1 МэВ на нуклон. Аномальная малость энергии связи дейтрона является прямым следствием короткого радиуса действия ядерных сил. Экспериментально энергия связи дейтрона определяется из баланса энергии и импульса в прямой и обратных реакциях: γ + d р + n. Аномальная малость энергии связи является уникальным свойством дейтрона. Резкий рост удельной энергии связи с увеличением числа частиц объясняется свойством короткодействия ядерных сил. Энергия связи протоннейтрон равна 2,23 МэВ. Системы протон-протон и нейтрон-нейтрон не имеют связанных состояний, так что их энергия связи не превышает нуля. В тритоне имеются три связи: n-p, n-p, n-n, две из которых примерно равны энергии связи дейтрона, а одна в лучшем случае нулю. Отсюда получается, что полная энергия связи тритона должна примерно равняться удвоенной энергии связи дейтрона, т.е. (приблизительно) 4,5 МэВ. Для полной энергии связи альфа-частицы из аналогичных соображений получается величина 9 МэВ, так как в альфа-частице имеются 4 n-p связи. Учет спиновых зависимостей может только уменьшить, причем примерно вдвое, эти цифры, поскольку в дейтроне спины протона и нейтрона параллельны, а при

5 Свойства ядерных сил: 1. Малый радиус действия ядерных сил (a

1 Фм); 2. Большая величина ядерного потенциала V

50 МэВ; 3. Зависимость ядерных сил от спинов взаимодействующих частиц. 4. Тензорный характер взаимодействия нуклонов; 5. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинового и орбитального моментов нуклона (спин-орбитальные силы); 6. Ядерное взаимодействие обладает свойством насыщения (энергия связи ядра пропорциональна числу нуклонов в ядре); 7. Зарядовая независимость ядерных сил; 8. Обменный характер ядерного взаимодействия; 9. Притяжение между нуклонами на больших расстояниях (r > 1 Фм) сменяется отталкиванием на малых (r < 0.5 Фм); Зависимость NN сил от спина: Если бы ядерные силы не зависели от взаимной ориентации спинов нуклонов, то связанное состояние дейтрона было бы вырожденным, то есть состояло бы из двух независимых состояний триплетного, с параллельными спинами протона и нейтрона, и синглетного, с антипараллельными спинами протона и нейтрона. На опыте наблюдается только одно состояние дейтрона со спином единица, что соответствует параллельным спинам протона и нейтрона. Отсюда можно сделать вывод, что ядерные силы довольно сильно зависят от спинов, причем притяжение между протоном и нейтроном при параллельных спинах сильнее, чем при антипараллельных. Тензорный характер ядерных сил: Ранее мы выяснили, что в дейтроне присутствует небольшая примесь магнитного момента, что свидетельствует о нецентральности ядерных сил. Такие силы называются тензорными. Они зависят от величины проекций спинов S 1 и S 2, нуклонов на направление единичного вектора, направленного от одного нуклона дейтрона к другому. Положительный квадрупольный момент дейтрона (вытянутый эллипсоид) соответствует притяжению нуклонов, сплюснутый эллипсоид - отталкиванию.

6 Заключение В ходе данной работы были рассмотрены свойства ядерных сил на примере системы, состоящей из двух нуклонов. Было выявлено, что ядерные силы: Зависят от спинов взаимодействующих частиц; Являются тензорными (нецентральными); Являются короткодействующими. Также были рассмотрены основные характеристики и свойства дейтрона: Его волновая функция, масса, радиус и энергия связи; Его спин-четность; Его магнитный и электрический квадрупольный моменты.

7 Список использованной литературы 1. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика, М. Наука, Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н.П. Частицы и атомные ядра, М, ЛКИ, Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц, М. Комкнига,