Номер 10, страница 213 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

10. Какие силы действуют между нуклонами в атомных ядрах?

10.

Между нуклонами (протонами и нейтронами), составляющими атомное ядро, действуют силы двух основных видов фундаментальных взаимодействий:

• Сильное взаимодействие (ядерные силы): Это чрезвычайно мощные силы притяжения, которые связывают нуклоны вместе, образуя ядро. Они действуют между любыми парами нуклонов: протон-протон (p-p), нейтрон-нейтрон (n-n) и протон-нейтрон (p-n). Именно эти силы обеспечивают стабильность ядра, преодолевая электростатическое отталкивание протонов.
• Электромагнитное взаимодействие (кулоновские силы): Это силы отталкивания, действующие между положительно заряженными протонами. В отличие от ядерных сил, они являются дальнодействующими и стремятся разрушить ядро. Нейтроны, не имея электрического заряда, в этом взаимодействии не участвуют.

Таким образом, стабильность атомного ядра является результатом конкуренции между сильным притяжением и электромагнитным отталкиванием. Кроме того, в ядре проявляется и слабое взаимодействие, ответственное за процессы бета-распада, но оно не вносит вклада в удержание нуклонов. Гравитационное взаимодействие между нуклонами настолько слабое по сравнению с другими силами, что его влиянием можно пренебречь.

Ответ: Между нуклонами в атомных ядрах действуют ядерные (сильные) силы притяжения и электромагнитные (кулоновские) силы отталкивания между протонами.

11.

Ядерные силы, являющиеся проявлением сильного взаимодействия, обладают следующими ключевыми свойствами:

• Являются самыми сильными в природе: На малых расстояниях (внутри ядра) они примерно в 100 раз превосходят по величине электромагнитные силы, что позволяет им удерживать протоны вместе, несмотря на их взаимное отталкивание.
• Являются короткодействующими: Ядерные силы проявляются только на очень малых расстояниях, порядка $10^{-15}$ м (1 фемтометр), что сопоставимо с размером самих нуклонов. На больших расстояниях их действие стремительно убывает до нуля.
• Обладают свойством насыщения: В отличие от дальнодействующих гравитационных или электромагнитных сил, каждый нуклон в ядре взаимодействует не со всеми остальными нуклонами, а лишь с ограниченным числом своих ближайших соседей. Это приводит к тому, что удельная энергия связи (энергия связи в расчете на один нуклон) примерно постоянна для большинства средних и тяжелых ядер.
• Являются зарядово-независимыми: Сила ядерного взаимодействия между двумя протонами, двумя нейтронами или протоном и нейтроном одинакова (при одинаковых состояниях спинов и орбитальных моментов). Различия в поведении протонов и нейтронов в ядре обусловлены в основном кулоновским отталкиванием протонов.
• Не являются центральными: Величина ядерных сил зависит не только от расстояния между нуклонами, но и от взаимной ориентации их спинов (собственных моментов импульса). Взаимодействие сильнее, когда спины нуклонов параллельны.
• Имеют характер отталкивания на сверхмалых расстояниях: На расстояниях менее примерно $0.5 \cdot 10^{-15}$ м силы притяжения сменяются силами отталкивания. Это свойство не позволяет нуклонам "схлопнуться" в одну точку.

Ответ: Ядерные силы являются самыми мощными в природе, короткодействующими, зарядово-независимыми силами притяжения, которые обладают свойством насыщения, не являются центральными и становятся силами отталкивания на сверхмалых расстояниях.