Физика на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям26

Ядерные силы – это очень мощные силы, которые на-мертво скрепляют нуклоны в ядре.

Но силы эти очень короткодействующие. Если силы электромагнитные действуют на дальних дистанциях, то ядерные – лишь в пределах размеров атомного ядра.

То есть, прикладывая громадные усилия по противо-действию электростатическому отталкиванию, нам на-до сблизить нуклоны настолько, чтобы короткие, но очень мощные ручки ядерных сил схватили их и нача-ли противостоять длинным, но тонким и относительно слабым ручкам электростатики.

Отталкивающая пружина – электрические силы. Крючки – ядерные силы

Ядерные силы – самые мощные силы в природе.

Их по-другому даже так и называют – сильное взаимо-действие.

Еще раз: сильное взаимодействие – это сцепление ну-клонов на короткой дистанции, в пределах размеров атомного ядра.

Но даже этих мощных сил не хватило бы, чтобы удер-жать в ядре одни только протоны, без нейтронов. Вот вам и ответ, зачем природе понадобились нейтроны. Для склейки ядер! Поскольку у нейтронов заряда нет, а ядерные силы есть, нейтроны таким образом «раз-бавляют» общий положительный заряд ядра, уменьшая электростатическое отталкивание. И только потому большие ядра могут стабильно существовать.

Причем чем больше номер химического элемента, то есть чем больше в нем протонов и, стало быть, элек-тростатического отталкивания, тем больше требуется нейтронов для разбавления. И потому чем ниже и пра-вее расположен элемент в таблице Менделеева, чем он тяжелее, тем больше в нем нейтронов по сравнению

с протонами. Если у углерода на 6 протонов приходит-ся 6 нейтронов, то у ртути, например, на 80 протонов идет не 80, а целых 120 нейтронов.

И еще момент. Вы, разглядывая таблицу Менделеева, не задавались вопросом: а отчего в этом наборе эле-ментарных веществ (химических элементов) всего по-рядка сотни наименований?

В таблице Менделеева на сегодня больше ста элемен-тов, но самые тяжелые из них, с номером более 92

в природе не встречаются и были получены искус-ственно учеными в ядерных реакторах. Почему же сверхтяжелые элементы (так называют элементы тяже-лее урана) не встречаются в природе?

Потому что их ядра нестойкие. Даже образовавшись, они вскоре распадаются. Они такие большущие, что их размеры превышают радиус действия короткодейству-ющих ядерных сил. Которые уже не могут дотянуться

с одного края атомного ядра до другого. И ядро разва-ливается, как разделяется слишком большая капля под собственным весом.

Именно поэтому в нашем мире меньше сотни элемен-тов. Ничего, хватает, чтобы построить целый мир

и озадаченно ковырять в носу, разглядывая его...

Ну, и раз уж мы заговорили о стабильности, надо упо-мянуть один постыдный факт из жизни нейтронов. Он заключается в следующем – в отличие от протонов и электронов свободные нейтроны нестабильны.

В ядрах атомов нейтроны прекрасно существуют. А вот оставшись в одиночестве, быстро «умирают». Время жизни свободного нейтрона всего 15 минут.

Что же с ними случается? Свободный, одинокий ней-трон распадается на протон и электрон. Нейтрон как бы выстреливает электроном, который уносится в про-странство. И на месте бывшего нейтрона остается оди-нокий протон.

Помните, мы говорили, что нейтрон и протон имеют практически одинаковую массу? Их масса различает-ся практически на один электрон. Иными словами, нейтрон тяжелее протона всего лишь на массу одного электрона. Нейтрон как бы состоит из протона

и электрона в одном флаконе. Но именно «как бы», поскольку он является самостоятельной солидной частицей со своими свойствами, и никакого электро-на «внутри» нейтрона не содержится, электрон обра-зуется в момент распада, в результате распадной реакции.

И я вам больше скажу: в атомном ядре нейтроны и протоны постоянно превращаются друг в друга,

словно перебрасываясь плюсовым зарядом. Эта пере-пасовка выглядит так – бросил протон нейтрону пода-чу и превратился в нейтрон. А нейтрон, принявший пас, стал протоном. Вот так они и живут там, внутри ядра – в постоянной паутине зарядовых перепасовок. Поэтому физики иногда говорят, что протон и ней-трон – это одна и та же частица, только в разном заря-довом состоянии. Поэтому их и объединили под об-щим названием – нуклон. Нормально?

Теперь сообщу вам еще одну тонкость, без которой на-ше погружение в микромир будет неполным. Эта тон-кость столь тонка, что доставила в свое время ученым немало головной боли. Они давно обнаружили, что при распаде нейтрона образуются протон и электрон, но у них не сходился энергетический баланс.

Ну, то есть до реакции распада в системе (у нейтрона) была одна энергия, а после распада – чуть меньшая:

в сумме протон и электрон не давали той энергии, ко-торую имел нейтрон. Куда-то исчезал кусочек. Таких вещей физики не любят!

Скачано с www.znanio.ru