Номер 907, страница 262 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

907. Укажите пары частиц, между которыми могут действовать ядерные силы:

1) протон и нейтрон;

2) протон и протон;

3) протон и электрон;

4) нейтрон и электрон;

5) нейтрон и нейтрон;

6) протон и позитрон;

7) электрон и позитрон.

Решение

Ядерные силы (сильное взаимодействие) — это фундаментальное взаимодействие, которое связывает протоны и нейтроны (общее название — нуклоны) в атомных ядрах. Это самые сильные из всех известных взаимодействий, но они являются короткодействующими, проявляясь лишь на расстояниях порядка размеров атомного ядра (около $10^{-15}$ м).

Ключевой характеристикой ядерных сил является то, что они действуют только между адронами (к которым относятся протоны и нейтроны), но не действуют на лептоны (такие как электроны и позитроны). Также ядерные силы обладают свойством зарядовой независимости: сила притяжения между двумя протонами, двумя нейтронами или протоном и нейтроном одинакова (без учёта более слабого электромагнитного взаимодействия).

Проанализируем предложенные пары частиц с точки зрения действия ядерных сил:

1) протон и нейтрон
Обе частицы являются нуклонами, поэтому между ними действуют ядерные силы. Именно эти силы удерживают их вместе, например, в ядре дейтерия.
Ответ: действуют.

2) протон и протон
Оба протона — нуклоны. Между ними действуют ядерные силы притяжения, которые на коротких расстояниях многократно превосходят силу их электростатического отталкивания, что позволяет ядрам, содержащим более одного протона, быть стабильными.
Ответ: действуют.

3) протон и электрон
Протон является нуклоном, а электрон — лептоном. Ядерные (сильные) взаимодействия между лептонами и нуклонами отсутствуют. Между ними действует электромагнитное взаимодействие (притяжение).
Ответ: не действуют.

4) нейтрон и электрон
Нейтрон — нуклон, электрон — лептон. Ядерные силы между ними не действуют. Между ними возможно только слабое и гравитационное взаимодействие.
Ответ: не действуют.

5) нейтрон и нейтрон
Обе частицы являются нуклонами. Согласно свойству зарядовой независимости, между ними действуют такие же ядерные силы притяжения, как и в парах протон-протон и протон-нейтрон.
Ответ: действуют.

6) протон и позитрон
Протон — нуклон, а позитрон — антилептон. Ядерные силы между ними не действуют. Основным взаимодействием является электромагнитное (отталкивание).
Ответ: не действуют.

7) электрон и позитрон
Обе частицы относятся к лептонам (частица и античастица). Они не участвуют в сильном (ядерном) взаимодействии. Между ними действуют электромагнитные силы, которые могут привести к их аннигиляции.
Ответ: не действуют.

Таким образом, ядерные силы действуют между частицами в парах, перечисленных в пунктах 1, 2 и 5.

Ответ: 1, 2, 5.