Фэндом

Виртуальная лаборатория

Потенциал Юкавы

204 622статьи на
этой вики
Добавить новую страницу
Обсуждение0 Поделиться

Потенциал Юкавы - модельный потенциал для описания сильного взаимодействия между адронами.

Энергия взаимодействия между адронами, выраженная через потенциал Юкавы, выглядит

 V = - g^2 \frac{e^{-kr}}{r}

где g - константа, задающей интенсивность ядерного взаимодействия, k - постоянная с размерностью обратной длины, задающей радиус взаимодействия. Знак минус говорит о притяжении.

Физическая природаПравить

В начале 20 века, после открытия протонов и нейтронов, стало понятным, что ядра атомов состоят исключительно из этих частиц, получившие название нуклонов, или адронов. С учетом малого размера атомов (порядка фемтометра), встал вопрос о том, какие силы способны удержать в ядре одноимённо заряженные частицы, ведь кулоновское отталкивание между собой очень и очень значительное. Это взаимодействие получило общее название сильного взаимодействия. Первую модель сильного взаимодействия предложил Юкава Хидеки.

В 1934 г. Юкава предположил, что сильное взаимодействие осуществляется через какое-то поле, подобным образом, как взаимодействие между зарядами осуществляется через электромагнитное поле. Но сильное взаимодействие характеризуется очень небольшим радиусом действия, поэтому вместо кулоновского потенциала, он предложил использовать потенциал, величина которого падает с расстоянием по экспоненциальному закону. В таком случае, на расстояниях меньших чем 1/k, когда экспонента меняется несильно, между адронами существует притяжения, напоминающее кулоновское. На расстояниях, значительно превышающих 1/k, взаимодействие быстро падает.

Юкава предложил назвать поле, из-за которого осуществляется сильная взаимодействие мезотронным, и, соответственно, квант этого поля именовать мезотроном. Однако знатоки греческого языка исправили эти названия, и теперь поле называется мезонным, а частицы, что является его квантами мезонами.

В теории Юкави мезонное поле описывалось определённым потенциалом Φ, что удовлетворяет уравнению

 (\nabla^2 - k^2)\Phi = 4\pi g \rho ,

где ρ - густота распределения адронного вещества. Это уравнение напоминает уравнение Пуассона в электростатике. Для точечного адрона решение этого уравнения имеет приведённый наверху вид.

Кроме того оно напоминает уравнение Клейна — Гордона, которое в релятивистской квантовой механике описывает волновую функцию безспиновой частицы (бозона):

 \left\{ \frac{1}{c^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2} - \nabla^2 + \left( \frac{mc}{\hbar} \right)^2 \right\} \Phi = 0 ,

где c - скорость света,  \hbar - приведённая постоянная Планка, а m - масса бозона.

Сопоставив эти уравненния, Юкава получил, ставшей k предлагаемом им потенциале должно устанавливать массу мезона с помощью формулы : k = \frac{mc}{\hbar} .

Кроме того постоянная k описывает радиус взаимодействия между нуклонами, следовательно, определяет радиус ядра. Зная радиус ядра, может быть оценена масса мезона. Оценки дали на эти массы величину примерно у 200 раз большую, чем масса электрона.

Открытие мезоновПравить

Сначала считалось, что гипотетическим мезоном, отвечающий за сильную взаимодействие, есть мюон, однако эксперименты быстро показали, что мюон не участвует в сильной взаимодействия. Только спустя несколько лет являвшаяся открытая новая элементарная частичка - пион, подтвердив предположение Юкавы о существовании подобных полей. Однако вскоре стало понятно, что существует три разные типа пионов, и потом каким образом из рога изобилия посыпались новые перспективные виды мезонов. Существованием многих частиц, переносящие сильную взаимодействие, объясняется её сложный характер, что потенциал Юкавы описывает только приближённо. Но он неплохо работает на расстояниях между адронами порядке 2 фм и энергии взаимодействия, меньшей чем 500 МэВ.

В 1949 году Юкава Хидеки получил Нобелевскую премию за предвидения существования мезонов.

ЗамечанияПравить

Потенциал, аналогичный потенциала Юкавы, в атомной физике называют экранированным кулоновским потенциалом.

ПримечанияПравить




Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Потенциал Юкавы. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики