Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
Dlaczegowfizycznymświeciemożliwajeststruktura?
23
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
zaczniemyododpychania.Protony,jakkażdeobiektyobdarzoneładunkiemelektrycznym
otymsamymznaku(wtymprzypadkudodatnim),wywierająnasiebiewzajemnąrepulsję.
Równoważyjątakzwanesilneoddziaływaniejądrowe,jednazczterechpodstawowychsił
natury(wyróżniamytusilneisłabeoddziaływaniajądrowe,oddziaływanieelektryczne(lub,
szerzej,elektromagnetyczne)igrawitację),którejpodlegająnukleony(protonyineutrony).
Silneoddziaływaniejądroweprzenoszonejestprzezgluony(takjakoddziaływanieelek-
tryczneprzenoszonejestprzezfotony).Cociekawe,silneoddziaływaniejądrowepomiędzy
samymiprotonaminiewystarczy,abyzrównoważyćsiłęodpychaniaelektrycznego.Dlatego
dlaistnieniatrwałychjąderatomowychpotrzebnajestpewnaliczbaneutronów,któredo-
starczajądodatkowegoprzyciąganiaprzezoddziaływaniesilne,niewnoszącjednocześnie
ładunkudodatniegoitymsamymnieprzyczyniającsiędowzrostusiłyodpychania.Wisto-
czyproton,możeobejśćsiębezneutronów.Jądrawszystkichcięższychpierwiastkówza-
wierająpewnąliczbęneutronów,itoproporcjonalnietymwiększą,imcięższypierwiastek.
Nietrwałe(oniestabilnych,samoistnierozpadającychsięjądrach)izotopytrwałychskądi-
nądpierwiastkówbiorąsięmiędzyinnymistąd,iżwichjądrzebrakujejednegolubwięcej
neutronów.
Czytowyczerpujekwestięstrukturyatomu?Nie,ponieważprotonyineutrony,
wbrewdawniejszymprzypuszczeniom,niesącząstkamielementarnymi.Wiemyjuż,coto
znaczy-posiadająonestrukturę(przypominajądopewnegostopnianmini-atomy”).Mia-
nowicie,protonyineutronyskładająsięzprawdziwychjuż(przynajmniejwedługobecnej
wiedzy)cząstekelementarnych-kwarków.Protonzbudowanyjestzdwóchkwarkówngór-
nych”(u)oładunku+2/3ijednegokwarkandolnego”(d)oładunku-1/3,codajewypad-
kowyładunek+1.Naneutronskładająsiędwakwarkidolneijedengórny(jakłatwoobli-
czyć,jesttoprzyczynąelektrycznejobojętnościneutronu).Jakiesiłyprzyczyniająsiędo
istnieniastrukturynukleonów?Zaprzyciąganieodpowiadatasamasiła,cowprzypadku
utrzymywaniastrukturyjąderatomowych-silneoddziaływaniejądrowe.Działaonanie
tylkopomiędzynukleonami(protonamiineutronami),aletakżewewnątrznich-pomiędzy
kwarkami.Odpowiedniksiłyodpychającejstanowituwłaściwośćnazwanaasymptotyczną
swobodą.Polegaonanatym,żenabardzomałychdystansach,odpowiadającychwłaśnie
rozmiaromprotonulubneutronu,przyciąganiepomiędzykwarkami,zamiastrosnąć,spada
wrazzodległościąiwkońcuprzestajedziałaćwmiaręichzbliżaniasiędosiebie,przezco
mogąsięoneswobodnieporuszaćwgranicachtegodystansu,tworzącchaotycznągrudkę
(oczywiście,określenietojestklasycznymprzybliżeniemsytuacjikwantowej).
6
Jądroprotuzawierajedynieproton,jądrodeuteru:protonineutron,ajądrotrytu:protonidwa
neutrony.
