Ядерные силы изотопическая инвариантност

Ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости или изотопической инвариантностью, выражающейся в том, что величина ядерных сил не зависит от электрического заряда взаимодействующих нуклонов. Это означает, что ядерные силы между двумя протонами (р р), или между двумя нейтронами (и—п), или между протоном и нейтроном (р—п), одинаковы по величине, [c.136]

Третья часть книги посвящена ядерным силам и элементарным частицам. Здесь рассмотрены опыты по нуклон-нуклонным рассеяниям и свойства ядерных сил рассеяние быстрых электронов на ядрах и протоне и структура нуклонов свойства х- и я-мезонов и вопрос об изотопической инвариантности ядерных взаимодействий свойства и систематика странных частиц получение и свойства антинуклонов и других античастиц и свойства нейтрино и антинейтрино цикл вопросов, связанных со свойствами слабого взаимодействия, и, наконец, вопрос о квазичастицах (резонансах). [c.12]

Кроме закона сохранения полной энергии в ядерных реакциях выполняется еще целый ряд законов сохранения законы сохранения электрического заряда и числа нуклонов (т. е. барионного заряда) , законы сохранения импульса, момента количества движения и четности, а также закон сохранения изотопического спина. Последний закон сохранения является следствием зарядовой независимости (изотопической инвариантности ) ядерных сил все три элементарные, чисто ядерные (т. е. без учета электромагнитного) взаимодействия нуклонов тождественны р — р = п — п = п — р), если нуклоны находятся в одинаковых пространственных и спиновых состояниях. [c.282]

Принцип изотопической инвариантности ядерных сил [c.511]

Отсюда видно, что в соответствии с описываемой формальной схемой характер взаимодействия между двумя нуклонами определяется только абсолютной величиной вектора изотопического спина и не зависит от величины его проекции, т. е. от поворота осей изотопического пространства . Это свойство ядерного взаимодействия носит название изотопической инвариантности. Изотопическая инвариантность является прямым следствием зарядовой независимости ядерных сил. Точнее говоря, изотопическая инвариантность — это выражение зарядовой независимости в изотопическом пространстве. Естественно, что изотопическая инвариантность существует с точностью до кулоновского взаимодействия. [c.515]

Заметим, что сохранение Т . для взаимодействий с участием К-мезо-нов и гиперонов уже не вытекает из законов сохранения электрического и ядерного зарядов (см. 80), а должно быть постулировано вместе с сохранением Т в виде гипотезы об изотопической инвариантности ядерных сил. С точки зрения квантовой механики сохранение Т и Т,- является следствием инвариантности гамильтониана по отношению к вращению в изотропном пространстве, благодаря которой он коммутирует с операторами Р и Т . [c.516]

Вектор Т одинаков для протона и нейтрона (T jv = V2), но имеет для них разные значения проекции Тр)с = + 4i, Тп) с — = — /г- Зарядовая независимость ядерных сил эквивалентна изотопической инвариантности, т. е. независимости ядерного [c.539]

Анализ, проведенный в предыдущей главе, показал, что экспериментально установленное свойство независимости ядерных сил от заряда нуклона может быть высказано в форме зако на сохранения изотопического спина при ядерном взаимодействии. Характер взаимодействия зависит только от величины полного изотопического спина и не зависит от его проекции (изотопическая инвариантность ядерных сил). [c.607]

Сходство в структуре уровней некоторых легких ядер позволяет высказать гипотезу о зарядовой независимости (изотопической инвариантности) ядерных сил. [c.8]

О справедливости принципа изотопической инвариантности при взаимодействии нуклонов с высокой энергией говорят также весьма трудные для исполнения опыты по изучению (л—/г)-рассеяния, п—/г)-Рассеяние может быть изучено при помощи анализа двух опытов—рассеяния нейтронов на протонах и рассеяния нейтронов на дейтоне. Благодаря тому что дейтон представляет собой слабо связанное ядро, из этих опытов удается получить сечение (п—и)-рассеяния. При этом оказывается, что зависимость сечения (л— )-рассеяния от энергии и угла аналогична соответствующим зависимостям для (р—р)-рассеяния. Сходным способом было измерено сечение для (р—и)-рассеяния, которое оказалось равным сечению (п—р)-рассеяния, что также подтверждает изотопическую инвариантность ядерных сил. [c.85]

Согласно гипотезе об изотопической инвариантности ядерных сил, она имеет место не только для s-состояния, но и для любого состояния нуклонов. С изотопической инвариантностью ядерных сил связан закон сохранения изотопического спина, справедливый для ядерных взаимодействий. В электромагнитных взаимодействиях изотопический спин не сохраняется, но сохраняется его проекция. [c.90]

Ядерные силы и вообще все сильные взаимодействия обладают интересным и нетривиальным свойством симметрии, носящим название изотопическая инвариантность или, что то же самое, зарядовая инвариантность. [c.188]

Первоначальным толчком к идее изотопической инвариантности послужило сравнение поведения протонов и нейтронов в ядре и в ядерных столкновениях. Протон и нейтрон имеют почти одинаковые массы и одинаковые спины. Но протон существенно отличается от нейтрона тем, что он электрически заряжен. Поэтому с точки зрения атомной физики, в которой электрические силы — главные, различие между протоном и нейтроном колоссальное. Добавление лишнего протона к ядру увеличивает атомный номер на единицу, т. е. фундаментальным образом изменяет химические свойства соответствующего атома. Добавление же нового нейтрона превращает атом в другой изотоп того же элемента, обладающий практически теми же химическими свойствами. Посмотрим теперь, сколь сильно различаются протон и нейтрон в ядерной физике. В ядрах, по крайней мере в легких, электрические силы не являются главными, уступая первенство короткодействующим, но гораздо более интенсивным ядерным силам. И вот оказывается, что по отношению к ядерным силам протон и нейтрон ведут себя совершенно одинаково. Сейчас считается твердо установленным, что если бы достаточно могучий волшебник сумел выключить электромагнитные взаимодействия, то лишенный электрического заряда протон точно сравнялся бы с нейтроном по массе и вообще стал бы совершенно тождествен нейтрону по своим свойствам. Эта одинаковость ядерных взаимодействий для протонов и нейтронов ярко проявляется в так называемых зеркальных легких ядрах, получающихся друг из друга заменой протонов на нейтроны и наоборот. Вот, например, как выглядят низшие уровни зеркальных ядер (6р -f 7п), (7р + 6п). Из рис. 5.9 видно, что схемы уровней ядер и удивительно схожи. Те же спины и четности, почти те же расстояния между уровнями. Только энергия связи у ядра N на [c.189]

Сделаем теперь физическое допущение о том, что ядерные силы одинаковы не только для протона и нейтрона, но и для любой их когерентной суперпозиции (5.34). Это и есть изотопическая инвариантность. Очевидно, что изотопическая инвариантность содержит в себе зарядовую независимость. Но содержит ли она что-либо сверх зарядовой независимости — это не простой вопрос. Действительно, если в (5.34) одновременно не равны нулю и а, и р, то электрический заряд в состоянии F не имеет определенного значения. Он равен с вероятностью а f единице, а с вероятностью р — нулю. И сейчас не ясно, существует ли хотя бы принципиальная возможность экспериментального получения состояний с неопределенным зарядом. Более того, имеется утверждение (Е. П. Вигнер и др., 1951), что получение таких состояний вообще невозможно. А если так, то изотопическая инвариантность, казалось бы, может повиснуть в воздухе, как гипотеза о явлениях, не существующих [c.190]

Как мы уже указывали в п. 2 этого параграфа, изотопическая инвариантность является принципиально приближенным законом сохранения, справедливым только для ядерных сил. Кулонов-ские силы в противоположность ядерным явным образом отличают протон от нейтрона. и, следовательно, нарушают изотопическую инвариантность. Поэтому в течение длительного времени молчаливо предполагалось, что приписывать уровням определенный изотопический спин имеет смысл только в легких ядрах, у которых роль кулоновской энергии (из-за малого числа протонов) относительно невелика. Однако совершенно неожиданно выяснилось, что изотопический спин с большой точностью является хорошим квантовым числом и в средних, и в тяжелых ядрах, у которых кулонов- [c.194]

В гл. V, 6 мы уже говорили об изотопическом спине нуклонов и изотопической инвариантности ядерных сил. В физике элементарных частиц понятие изотопического спина обобщается на все сильно взаимодействующие частицы. Например, пиону приписывается изотопический спин Т = 1. Положительный, нейтральный и отрицательный пионы считаются состояниями одной и той же частицы с проекциями изотопического спина, равными соответственно 1, О, —1. Изотопический спин системы частиц полагается равным векторной сумме изотопических спинов частиц, входящих в систему. Векторное сложение изотопических спинов производится так же, как и сложение обычных моментов количества движения. Например, система нуклон — пион может иметь изотопический спин Уг и V2. потому что изотопические спины нуклона и пиона равны соответственно V2 и 1, и при векторном сложении таких моментов в сумме может получиться только либо Д, либо Уа- [c.292]

Как мы уже указывали (гл. II, 4), спин нейтрона равен Va-Такое значение спина прекрасно согласуется с большим количеством опытных данных, таких, как величина и энергетическая зависимость сечения п — р-рассеяния (см. гл. V, 4), значения спинов и магнитных моментов ядер, особенно легких (гл. III, 4), изотопическая инвариантность ядерных сил (гл. V, 6) и т. д. Каждый из этих фактов в отдельности привлечением различных искусственных гипотез можно объяснить и с другим значением спина нейтрона (например, U). Но полная совокупность этих данных несомненно указывает на значение Va для спина. [c.531]

Основой Я. с. является сильное взаимодействие нуклонов. Сильное взаимодействие нуклонов в ядрах отличается от взаимодействия свободных нуклонов, однако последнее -является фундаментом, на к-ром строится вся ядерная физика и теория Я. с. Это взаимодействие обладает изотопической инвариантностью. Суть её в том, что взаимодействие между 2 нейтронами, 2 протонами или между протоном и нейтроном в одинаковых квантовых состояниях одинаково. Поэтому можно говорить о взаимодействии между нуклонами, не уточняя, о каких нуклонах идёт речь (см. также Изотопическая инвариантность ядерных сил). Я. с. являются короткодействующими (радиус их действия 10 см) и обладают свойством насыщения, к-рое заключается в том, что с увеличением числа нуклонов в ядре уд. энергия связи нуклонов остаётся примерно постоянной (рис. 1). Это приводит к возможности существования ядерной материи. [c.670]

В главе 2 уже говорилось, что ядерные силы инвариантны по отношению к вращению в изотопическом пространстве, т. е. характер взаимодействия не зависит от сорта нуклона. Это свойство называется изотопической инвариантностью взаимодействия. Однако оно не относится к электромагнитным взаимодействиям частиц и нарушается, если их учитывать. Ситуация здесь аналогична инвариантности взаимодействия относительно вращения в обычном трехмерном пространстве, приводящей к закону сохранения момента количества движения. [c.175]

Ядерное взаимодействие инвариантно по отношению к вращению в изотопическом пространстве (не зависит от значения компоненты изотопического спина т ), и именно в этом смысле мы говорили раньше о законе сохранения, который носит название изотопической инвариантности (подобно тому как обычные потенциальные силы в системе не зависят от ориентации обычных спинов частиц, от вращения в обычном пространстве). Последнее означает собой симметрию сильных взаимодействий, не связанную с общими свойствами пространства и времени. [c.253]

ПРИНЦИП ИЗОТОПИЧЕСКОЙ ИНВАРИАНТНОСТИ ЯДЕРНЫХ СИЛ [c.52]

Таким образом, характер взаимодействия между двумя нуклонами действительно определяется только абсолютным значением вектора изотопического спина и не зависит от его проекции, т. е. от поворота осей изотопического пространства (который приводит к замене протона на нейтрон и наоборот). В этом и состоит зарядовая независимость или, что то же самое, изотопическая инвариантность ядерных сил. Естественно, что изотопическая инвариантность существует только для сильного ядерного (т. е. без учета электромагнитного) взаимодействия. [c.54]

Возникшую проблему, которую назвали (0 — х)-проблемой, пытались разрешить теоретически. В одном из вариантов была предположена особая симметрия ядерных сил, которая приводит к существованию дублетов частиц, имеющих равные массы, но отличающихся по четности (0+ и О ). Введение такой дополнительной симметрии ядерных сил аналогично известному нам свойству зарядовой сопряженности, приводящему к существованию равных по массам зарядовосопряженных частиц е+ и л+ и Я и др., или свойству изотопической инвариантности, с которым связана близость масс протона и нейтрона, а также [c.598]

Описанная формальная схема рассмотрения различных нук-лон-нуклонных и пион-нукло нных взаимодействий чрезвычайно удобна и плодотворна. В настоящее время нет экспериментальных фактов, которые противоречили бы такому рассмотрению, и, наоборот, целый ряд экспериментальных результатов (нуклон-нуклонные рассеяния при высоких энергиях, рождение я-мезонов в нуклон-нуклонных взаимодействиях, рассеяние я-мезонов на нуклонах) находит естественное объяснение с точки зрения гипотезы о зарядовой независимости, или изотопической инвариантности ядерных сил. [c.608]

Подводя итоги рассмотрения свойств я-мезонов, следует заметить, что все полученные до сих пор в этой области результаты согласуются с принципом изотопической инвариантности ядерных сил. Это позволяет, в частности, утверждать, что все я-мезоны (л+, я и л ) являются псевдоскалярами, т. е. имегот нулевой спин и отрицательную четность [c.162]

Для объяснения удивительных свойств странных частиц американский физик Гелл-Манн и японский физик Нишиджима в 1953—1954 гг. предложили провести дальнейшее обобщение принципа изотопической инвариантности (зарядовой независимости ядерных сил), распространив его на /С-мезоны и гипероны. Это обобщение вполне естественно /С-мезоны и гипероны сильно взаимодействуют с нуклонами и я-мезонами, для которых зарядовая независимость справедлива. [c.180]

Из-за большой погрешности результатов в области максимально доступных q было сделано предположение (оказавшееся ошибочным), что кривые F(q) при больших q выходят на плато. Такое поведение кривых естественно было интерпретировать как своеобразное возрождение точечности нуклона вблизи от его центра. Так появилась очень популярная в свое время модель нуклона с центральным положительно заряженным ядром (керном) радиусом 0,2 ми и двумя облаками распределенных зарядов векторным с радиусом - 0,8 ферма и скалярным с радиусом 1,5 ферма (рис. 167). Керн и скалярное облако отвечают за заряд, равный +0,5 в, а векторное облако—за заряд 0,5 е (плюс для протона, минус для нейтрона). Модель дает правильные значения средних квадратичных радиусов, полных зарядов и аномальных магнитных моментов ну клонов и обладает изотопической инвариантностью. Заключение о наличии в нуклоне керна удачно согласуется с установленным из других данных отталкивательным характером ядерных сил на очень малых расстояниях. Тем не менее эта модель оказалась неверной. [c.273]

Ядерные силы обладают нетривиальной симметрией в отношении протоаов и нейтронов, называемой изотопической инвариантностью. Изотопическая инвариантность проявляется в спектрах ядер, а также в рассеянии нуклон — нуклон ( 6). [c.199]

Ещё одной важной, хотя и приближённой ядерной характеристикой является изотопический спин (или изобарический спин) Т, к-рый складывается из изоспинов отд. нуклонов по тем же правилам, что и обычный спин. Сохранение этой величины связано с изотопической инвариантностью ядерных сил, к-рая состоит в том, что ядер-ные взаимодействия между двумя нуклонами в одинаковых пространств, и спиновых состояниях не зависят от сорта нуклонов, т. е. одинаковы в парах рр, рп и пп. Изотопич. спин (изоспин) может принимать значения 7 (Af—Z)/2, целые для чётных ядер и полуцелые для нечётных. Подобно обычному спину, он имеет также фиксированную проекцию на одну из осей формального изоспинов. пространства Ti = (A —22 /2. Она связана с зарядом ядра и поэтому является строго сохраняющейся величиной во всех ядерных состояниях. В отличие от этого, изоспин Т является приближённым квантовым числом. Нарушение изоспина (т. е. смешивание компонент с разл. значениями Т в волновой ф-ции ядерного состояния) обусловлено различием масс протона и нейтрона, а также кулоновским взаимодействием между протонами. В лёгких ядрах с Z 20 эти эффекты малы и изоспин Т является достаточно точным квантовым числом. В результате ядер-ные состояния можно характеризовать квантовыми числами Т и Tg, а состояния с одинаковыми значениями /, Т в соседних ядрах-изобарах объединить в изотопич. мультиплеты. Поскольку проекция изоспина принимает значения Tz = Т, Т— I...... -Т, то в изотопич. мульти- [c.687]

Для легких ядер можпо пренебречь кулоновскими силами мен ду протонами и считать, что величина взаимодействия одинакова для любых пар частиц (изотопическая инвариантность ядерных сил). В этом ириближепии хорошим квантовым числом для легких ядер является изотопический спин. [c.464]

Квантово-механический анализ результатов опытов по изучению (п-р)-и (р—/7)-рассеяния, а также реакций с образованием двух нейтронов в конечном состоянии приводит к выводу о тождественности (р—р),д-, (п-р)- и (п-п)-взаимодействий в одинаковых спиновых и пространственных состояниях. Это свойство ядерных сил называется зарядовой независимостью, или изотопической инвариантностью. В соответствии с изотопической инвариантностью оба нуюлона имеют одинаковый изоспин Т=1/2, проекция которого на третью ось для протона равна 7 " =-I-1/2, а для нейтрона Г " = — 1/2. Взаимодействие нуклонов, находящихся в одинаковых спиновых и пространственных состояниях (например, 5о), характеризуется одним и тем же значением изоспина (Т=1) с разными проекциями для разных зарядовых состояний нуклонных пар [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...