Что такое ядерные силы и их сущность

Почему протоны не разлетаются из ядра

Возникает вопрос: почему же тогда протоны, обладая одноименными зарядами, удерживаются вместе? Ведь они должны отталкиваться друг от друга и разлетаться. Что их держит? Может быть гравитационные силы? Гравитационные силы гораздо слабее электромагнитных, поэтому не в состоянии удерживать вместе частицы. То есть, сила гравитационного притяжения частиц вследствие их малого размера намного меньше силы их электромагнитного взаимодействия, в данном случае отталкивания.

Природа ядерных сил

Очевидно, что существуют какие-то иные силы, превосходящие электромагнитные. Оказалось, так и есть. Нуклоны в ядре удерживаются особыми, так называемыми «ядерными» силами. Природа ядерных сил такова, что они действуют на очень небольшом расстоянии.

Когда расстояние между частицами равно 10^-15 м, ядерные силы превосходят по величине электромагнитные в сто раз. Однако уже на расстоянии 10^-14 м величина ядерных сил становится ничтожно малой и не способной сколько-нибудь существенно влиять на частицы.

То есть радиус действия ядерных сил сравним с размерами самих частиц. Частицы в ядре удерживаются очень крепко, но частицы того же заряда, находящиеся вне ядра, уже очень и очень сильно отталкиваются. Именно поэтому ядра атомов, а соответственно, химические и физические свойства веществ довольно устойчивы, и «превратить» одно вещество в другое почти всегда очень проблематично.

Почему алхимики не смогли превратить ртуть в золото

Задача создания золота искусственным путем из других веществ, над которой столетиями бились алхимики, разрешима. Для этого необходимо к ядрам находящегося рядом с золотом в периодической таблице вещества добавить или отнять некоторое количество нуклонов. То есть, изменить ядро так, чтобы получить атомы золота.

Нужно преодолеть электромагнитные силы для сближения частиц на расстояние достаточное, чтобы начали действовать ядерные силы, либо же наоборот, преодолеть ядерные силы, чтобы отдалить частицы на расстояние, когда ядерные силы уже не действуют, и частицы отталкиваются электромагнитными силами.

Однако для этого требуется такое огромное количество энергии на преодоление электромагнитных и ядерных сил, как в случае синтеза ядер, так и в случае их деления, что получение золота таким способом становится абсолютно нецелесообразным. Лишь в недрах звезд при невероятных температурах возможны подобные процессы, так как там достаточно энергии.

Нужна помощь в учебе?