強核力（Strong nuclear force）是原子核內(nèi)把質(zhì)子和質(zhì)子，質(zhì)子與中子結(jié)合在一起的一種力。沒有這種力，質(zhì)子和中子就會像一盤散沙。我們知道，質(zhì)子之間是相斥的，而電中性的中子之間不存在電力。強力超過了質(zhì)子之間的斥力。質(zhì)子和中子在強相互作用下，表現(xiàn)出相似的特性。所以質(zhì)子和中子也被稱為核子。
中子的質(zhì)量要比質(zhì)子大，因為一個自由中子會衰變成一個質(zhì)子加一個電子和反中微子。強力雖然能把核子結(jié)合在一起，但是它們的彼此的距離應靠的非常非常地近。實驗證明，核子之間強力的“范圍”是10∧—15/M（一根頭發(fā)絲的直徑為6×10∧-5/M） 多一點，超過這一范圍，強力馬上銳減為零。
1935年，日本物理學家湯川秀樹（1907年—1981年）提出了核子之間的強力來自“介子場”的交換。根據(jù)強力的作用范圍，他推斷出介子沒有質(zhì)量，像光子一樣服從1/r∧2的無窮大的作用范圍。
質(zhì)子和中子通過介子交換
然而，如果量子有質(zhì)量，那么量子之間的作用力，根據(jù)海森堡的不確定原理必須是有限的。被釋放的粒子的質(zhì)量越大，其存在的時間也就越短，作用力的范圍也就越小。1941年介子被發(fā)現(xiàn)，其測量的質(zhì)量與湯川秀樹所測的十分接近。
強子間的相互作用
下面小編就以一個質(zhì)子和一個中子的結(jié)合為例，描述一下倆個核子的結(jié)合過程：當質(zhì)子和中子緊靠在一起，其距離小于力的作用范圍（10∧—15/M）時，它們就能相互聯(lián)接，形成一種叫“氚核”的原子核，并在這一過程中釋放一個光子。氚核的靜止能量要小于自由質(zhì)子和中子的靜止能量之和，兩者的能量差即為“結(jié)合能”。此能量也成為了質(zhì)子和中子結(jié)合與分開的臨界值。而質(zhì)子和中子結(jié)合成氚核的部分過程被認為發(fā)生了介子的交換，交換不同的介子，它們的身份會隨之改變。
隨著不斷有新的核子加入結(jié)合，原子核的結(jié)合能也越來越大。但是核力的范圍是有限的，當原子核的核子越來越多時，它的體積也在擴大。結(jié)果位于原子核外端的核子因為無法接受到另一端核子的作用力，這時質(zhì)子之間的庫侖斥力起作用，終結(jié)了核子之間的結(jié)合。
核子之間結(jié)合的頂點是鐵的一個同位素(56Fe)，是目前發(fā)現(xiàn)的核子數(shù)最多的物質(zhì)了。
核聚變過程
核子這一結(jié)合的過程也稱核聚變，是我們賴以生存的，太陽能量的最主要的來源。在太陽的核心，大部分的氫原子與它們的電子是分離的，以質(zhì)子的狀態(tài)游離，在一定的條件下，4個質(zhì)子能經(jīng)過多步驟融合成一個氦原子核，這一過程中之前的四個質(zhì)子會損失不到1%的質(zhì)量，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式Emc^2，這一小部分質(zhì)量會釋放出巨大的能量。
夸克
當然，強核力不止作用于質(zhì)子和中子，自1947年發(fā)現(xiàn)與核子作用的π介子以后，實驗陸續(xù)發(fā)現(xiàn)包括夸克在內(nèi)的幾百種有強相互作用的粒子，這些粒子統(tǒng)稱為強子。
聯(lián)系客服
