Плазма - четвертое состояние вещества. Управляемые термоядерные реакции

Страницы работы

Фрагмент текста работы

громадных допустимых значениях импульсов электроны вообще способны хотя бы какое-то время оставаться в ядре. Другая неразрешимая проблема получила громкое название «азотная катастрофа», так как возникла при определении спина ядер азота в эпоху, когда ещё не был открыт нейтрон. Атомная масса ядра азота — 14, а заряд равен 7, т. е. получается, что ядро состоит из 14 протонов и 7 электронов (из 21 частицы). Поскольку спин электронов и протонов равен 1/2, то и спин ядра азота должен быть полуцелым, а эксперименты упрямо показывали целочисленность спина ядер азота.

1932 год в физике элементарных частиц часто именуют «годом великих открытий». Ученик Резерфорда Джеймс Чедвик открыл нейтрон, разрешивший навсегда проблему «азотной катастрофы» и вопрос о «ядерных электронах». Американский физик Карл Дэвид Андерсон (1905—1991) обнаружил в космических лучах предсказанный Дираком «антиэлектрон», названный позитроном. Однако самое существенное для дальнейшего развития физики частиц открытие заключалось в том, что частицы не являются неуничтожимыми и несотворимыми «кирпичиками материи». Они оказались способны рождаться и уничтожаться, В 1934 г. Энрико Ферми предложил теорию b-распада, согласно которой протоны и нейтроны ядра в процессе (3-распадов могут взаимно превращаться друг в друга и при этом рождаются позитроны (или электроны) вместе с нейтрино — частицей, предсказанной Паули в 1930 г.

Так физика элементарных частиц и атомного ядра училась новому для себя языку — языку субатомных взаимопревращений, которые регулировались лишь сводом законов сохранения электрического заряда, изоспина, лептонного и барионного чисел и т. п. Российские физики Яков Борисович Зельдович (1914—1987) и Максим Юрьевич Хлопов отмечали: «На смену „вечным частицам" в физику приходят „вечные заряды"... Эти идеи лежат в основе современной теории микромира».

Теоретическим аппаратом новых представлений о субатомном мире стала квантовая теория поля. «Море Дирака» в ней было заменено представлением о вакууме, способном рождать и поглощать частицы. На новом языке процессы взаимодействия частиц становятся процессами обмена квантами поля взаимодействий. В разработке последовательного квантового языка принимали участие немало физиков, но сам квантовый алфавит — заслуга Поля Дирака и Владимира Александровича Фока. Понятие операторов рождения и уничтожения квантов поля ввёл Фок; он построил для квантов универсальное «уютное жилище», которое сегодня называют пространством Фока. Вот уже более полувека на этом квантовом языке изъясняется научное сообщество физиков-ядерщиков и «полевиков». Но, как и всякий другой живой язык, квантовая теория поля продолжает совершенствоваться, чтобы с честью выполнять свою основную функцию — нести людям информацию о первоосновах материи.

274

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

ЧЕМ И КАК ЖИВУТ ЯДРА

Когда у Эрнеста Резерфорда спрашивали о структуре ядра, он обычно ограничивался словами: «Спросите у Бора». Однако и Нильс Бор в течение долгого времени не мог дать содержательного ответа. Выяснилось, что у ядер структура неизмеримо богаче, чем у атомов. Тем не менее одну из первых работающих моделей ядра — капельную — предложил именно Бор. А затем эстафету у отца принял Ore Бор (родился в 1922 г.), который в 1975 г. вместе с другим датчанином, Бенжамином Моттельсоном (родился в 1926 г.), и американцем Джеймсом Рейнуотером (1917—1986) получил Нобелевскую премию за обобщённую модель ядра. Так что в итоге совет Резерфорда оказался верным. И всё же это лишь предыстория, в реальной истории ядра заполнены только первые страницы.

МАССА ЭФФЕКТОВ ДЕФЕКТА МАССЫ

Взаимодействие, которое связывает нуклоны в ядре, определяется особыми, ядерными силами. Они соотносятся с сильным взаимодействием между кварками примерно так же, как силы межмолекулярного взаимодействия — с электромагнитными силами. Измерения показали, что, хотя заряд ядра равен сумме зарядов входящих в него протонов, масса ядра несколько меньше суммы масс нуклонов. А куда исчезла недостающая масса? Ответ следует из знаменитой

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Учебные пособия
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0