Transcript Nuklearne sile

Nuklearne sile
Šta drži nukleone zajedno?

Gravitaciona sila?, Elektromagnetna sila?

Nukleus- proton- proton trebalo bi da se odbijaju.
Ipak jezgra se ne raspadaju i postoje stabilni
elementi u prirodi

Mora postojati neka sila koja drži nukleone istog
znaka zajedno
Šta drži nukleone zajedno?




Stabilnost elemenata u prirodi govori da mora postojati sila mnogo
većeg intenziteta od elektrostatičke sile među protonima u jezgru.
Elektrostatička potencijalna energija samo dva protona koji su na
rastojanju r=10-15 m iznosi:
Ep= e2/4ε0r = +1,44 MeV
Red veličine MeV, u atomskoj fizici potencijal jonizacije je par
desetina eV
Otkriće nuklearne sile





Hideki YUKAWA, japanski fizičar
Predvidio da u jezgru postoji jaka interakcija
koja je ograničenog dosega i da se može
objasniti razmjenom čestica (mezona)
između nukleona. Predvidio je da je masa
mezona oko 200 me.
1936 g. objavio je svoj rad
1947 g. Britanski fizičar C. F. Powell otkriva
pion koji pripada klasi elementarnih čestica
mezona i koji ima predviđene osobine.
1949 g. Yukawa dobija Nobelovu nagradu
kao prvi japanac
Sile u prirodi




Gravitaciona sila
Elektromagnetna sila
Jaka nuklearna sila
Slaba nuklearna sila
Gravitaciona sila
Najslabija sila u prirodi.
Djeluje između svih čestica.
Uvijek je privlačna.
Dejstvo se primjećuje svuda oko nas.
Doseg je do beskonačnosti
Posrednici (nositelji međudjelovanja)- čestice bez mase koje
do danas nisu otkrivene
F 
m
2
r
2
 
6.67384 × 10-11 m3 kg-1 s-2
Elektromagnetna sila
Druga sila po jačini.
Privlačna i odbojna
Dejstvo ove sile zapažamo gotovo svuda u
svakodnevnom životu.
Dejstva ove sile najvidljivija u životu na Zemlji.
Doseg je do beskonačnosti
Posrednici – čestice bez mase - fotoni
Fe 
Fe
Fg
q
2
4  0 r
2
1
 10
36
 0  8, 85 x10
 12
F
m
Slaba nuklearna sila




Djeluje među svim česticama osim među fotonima i gluonima
Kratkog je dosega- manjeg od 10-17
Odgovorna za prelaze u jezgri atoma poput tzv. beta raspada
nastanak beta-čestica iz atomskih jezgara.
Posrednici- W i Z bozoni
Fe
Fs
 10
11
Jaka sila







Najjača u prirodi, ali i najkraćeg dometa- udaljenost >=2-3
fm njen uticaj nestaje, proton “vidi” samo Coulombovu silu
Drži nukleone u jezgru zajedno
Odgovorna za procese fuzije u zvijezdama, eksplozije
nuklearnih bombi i dobivanje nuklearne energije u
elektranama
Djeluje između nukleona (protona i neutrona), prenosnicipioni (laki mezoni)
Na još fundamentalnijem nivou nastaje izmjenom gluona
između kvarkova koja se zove jaka nuklearna sila ili jaka sila
Zato se nuklearna sila zove često “rezidualna jaka nuklearna
sila”
100 puta je jača od Fe
Jaka sila






Ne zavisi od naboja (n-n, n-p, p-p)
Kratkog je dometa
Još je Radeford svojim ogledima utvrdio da na pozitivno
naelektrisanu α- česticu sve do rastojanja od 10-15 m deluje
elektrostatička (kulonova) sila, a tek kada čestica priđe na manje
rastojanje, na nju počinju da deluju druge sile – te druge sile su
nuklearne sile. Dakle, domet nuklearnih sila je manji od 10-15 m.
Ne može se opisati jednačinom
Ima osobine zasićenja (djeluje između susjednih nukleona). Zato
teži elementi nisu stabilni, sa povećanjem broja nukleona EM sila
preovladava jaku interakciju i dolazi do raspada
Nije centralna
Jaka sila


Ugaona raspodjela neutrona koji se klasično rasijava na protonima.
Neutron + proton (np) i proton + proton (pp) elastično.
Coulombovsko odbijanje
2 fm
3 fm