Force nucléaire

cet article est au sujet de la force parfois appelée le la grande force résiduelle . Pour le " ; force" nucléaire fort ; voir l'interaction forte ; pour le " ; force" nucléaire faible ; , voir l'interaction faible .

La force nucléaire (ou interaction nucléon-nucléon ou grande force résiduelle ) est la force entre deux nucléons ou plus qu'elle est responsable de l'attache des protons et des neutrons dans les noyaux atomiques . En grande partie, cette force peut être comprise en termes d'échange des mésons légers virtuels tel que les mésons pi Parfois la force nucléaire s'appelle la grande force résiduelle , contrairement aux interactions fortes on comprend que maintenant qui résultent du chromodynamics (QCD) de Quantum de . Cette rédaction a surgi pendant les années 70 où QCD était établi. Avant ce temps, la force nucléaire forte de s'est rapportée au potentiel d'inter-nucléon. Après la vérification du modèle de Quark , l'interaction forte de est venue pour signifier QCD.

Puisque les nucléons n'ont aucune charge de couleur , la force nucléaire le directement n'implique pas les porteurs de force du chromodynamics , les Gluons de Quantum de de cependant, juste comme les atomes électriquement neutres (chacun composé de décommander des frais) s'attirent par l'intermédiaire des effets de second ordre de la polarisation électrique, par l'intermédiaire du Van der Waals force (le Londres force , ainsi par analogie, " ; couleur-neutral" ; les nucléons peuvent s'attirer par un type de polarisation qui permet à quelques effets fondamentalement gluon-négociés d'être portés d'un nucléon couleur-neutre à l'autre, par l'intermédiaire des mésons virtuels qui transmettent les forces, et qui eux-mêmes sont lié par les gluons virtuels. C'est ce der de fourgon de Waals-comme la nature de qui est responsable du " de limite ; residual" ; dans le " de limite ; force." fort résiduel ; L'idée fondamentale est celle tandis que les nucléons sont " ; couleur-neutre, " ; juste comme des atomes sont le " ; charger-neutre, " ; dans les deux cas, les effets de polarisation agissant entre les particules neutres voisines permettent un " ; residual" ; charger l'effet pour causer l'attraction charger-négociée par filet entre les espèces uncharged, bien qu'elle soit nécessairement beaucoup d'un plus faible et moins dirigent la nature que les forces de base qui agissent intérieurement dans les particules.

Histoire

La force nucléaire a été au coeur de la physique nucléaire depuis que le champ était né en 1932 avec la découverte du neutron par le James Chadwick . Le but traditionnel de la physique nucléaire est de comprendre que les propriétés des noyaux atomiques en termes de « découvrent » l'interaction entre les paires de nucléons, ou les forces nucléon-nucléon (le NN de force ).

En 1935, le Hideki Yukawa a fait la tentative la plus tôt d'expliquer la nature de la force nucléaire. Selon sa théorie, bosons massifs (les mésons négocient l'interaction entre deux nucléons. Bien que, à la lumière du QCD , théorie de méson ne soit plus perçu en tant que principe fondamental, méson-échanger le concept (où les Hadrons sont traités comme particules élémentaires ) continue à représenter le meilleur modèle de fonctionnement pour un potentiel quantitatif du NN .

Historiquement, c'était une tâche formidable de décrire la force nucléaire phenomenologically, et les premiers modèles quantitatifs semi-empirical sont venus au milieu des années 50. Il y a eu de progrès substantiel dans l'expérience et la théorie liées à la force nucléaire. La plupart des questions fondamentales ont été réglées dans les années 60 et les années 70. Ces dernières années, les expérimentateurs se sont concentrés sur les subtilités de la force nucléaire, telles que sa dépendance de charge, la valeur précise du NN de π couplant l'analyse constante et améliorée de déphasage de , les données à haute précision du NN , les potentiels à haute précision du NN , le NN dispersant aux énergies intermédiaires et hautes, et les tentatives de dériver la force nucléaire de QCD.

Propriétés de base de la force nucléaire

La force nucléaire est seulement sentie parmi les Hadrons
À des séparations beaucoup plus petites entre les nucléons la force est très puissant répulsive, qui garde les nucléons à une certaine séparation moyenne.
Au delà de la séparation d'environ 1.3 fm, la force chute aux valeurs négligeablement petites.
Aux distances courtes, la force nucléaire est plus forte que la force de coulomb ; elle peut surmonter la répulsion de coulomb des protons à l'intérieur du noyau. Cependant, la force de coulomb entre les protons a une gamme beaucoup plus étendue et devient la seule force significative entre les protons quand leur séparation dépasse le fm environ 2.
La force du NN est presque indépendant de si les nucléons sont des neutrons ou des protons. Cette propriété s'appelle l'indépendance de charge de .
La force du NN dépend de si les rotations des nucléons sont parallèles ou antiparallèles.
La force du NN a un composant non central ou de de du tenseur . La présente partie de la force ne conserve pas le moment angulaire orbital , qui est une constante de mouvement sous les forces centrales

Potentiels nucléon-nucléon

les systèmes de Deux-nucléon tels que le deutéron comme le proton-proton ou la dispersion de neutron-proton sont idéaux pour étudier la force du NN . De tels systèmes peuvent être décrits en attribuant un potentiel de (tel que le potentiel de Yukawa de ) aux nucléons et en employant les potentiels dans une équation de Schrödinger de . La forme du potentiel est dérivée phenomenologically, bien que pour l'interaction à longue portée, méson-échangent des théories aident à construire le potentiel. Les paramètres du potentiel sont déterminés par l'ajustement aux données expérimentales telles que les sections transversales d'énergie de liaison de deutéron ou de la diffusion élastique du NN (ou, d'une manière equivalente dans ces contexte, soi-disant déphasages de NN ).

Les potentiels du les plus employés couramment NN sont le potentiel de Paris de , le potentiel d'Argonne AV18 de , le potentiel de CD-Bonn de et les potentiels de Nimègue de .

Une approche plus récente est de développer les théories des champs efficaces pour une description cohérente des forces nucléon-nucléon et de trois-nucléon. En particulier, la symétrie chirale de cassant peut être analysée en termes de théorie des champs efficace (appelée le la théorie de la perturbation chirale ) qui permet à les calculs perturbative des interactions entre les nucléons avec des mésons pi comme particules d'échange.

Des nucléons aux noyaux

L'objectif ultime de la physique nucléaire serait de décrire toutes les interactions nucléaires des interactions de base entre les nucléons. Ceci s'appelle le approche microscopique de ou de ab initio de physique nucléaire. Il y a deux obstacles importants de surmonter avant que ce rêve puisse devenir réalité :
Les calculs de

dans les systèmes de Beaucoup-corps de sont difficiles et exigent des techniques avancées de calcul.
Évidemment le Trois-nucléon de force le jeu de (et probablement interactions plus élevées de multi-particule) un rôle significatif. Ceci signifie que les potentiels de trois-nucléon doivent être inclus dans le modèle. C'est un domaine de recherche actif avec des avances continues dans des techniques informatiques menant pour améliorer des calculs de premier-principes de la structure de coquille nucléaire . Des potentiels de deux et de trois-nucléon ont été mis en application pour les masses nucléaires jusqu'au A =12.

Potentiels nucléaires

Une manière réussie de décrire les interactions nucléaires est de construire un potentiel pour le noyau entier au lieu de considérer tous ses composants de nucléon. Ceci s'appelle l'approche macroscopique du . Par exemple, la dispersion des neutrons des noyaux peut être décrite en considérant une onde plane dans le potentiel du noyau, qui comporte une partie réelle et une cloison imaginaire. Ce modèle s'appelle souvent le le modèle optique puisqu'il ressemble à la caisse de lumière dispersée par une sphère en verre opaque.

Les potentiels nucléaires peuvent être le local ou le global : des potentiels locaux sont limités à une gamme étroite d'énergie et/ou une gamme étroite de la masse nucléaire, alors que les potentiels globaux, qui ont plus de paramètres et sont habituellement moins précis, sont des fonctions de l'énergie et de la masse nucléaire et peuvent donc être employés dans une étendue des applications plus large.

Voir également

Potentiel de Yukawa de
Réaction nucléaire
Données nucléaires
force de Trois-nucléon de

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