什么是核力量？ –定义，属性，示例

核力本质上非常复杂，与库仑定律或牛顿万有引力定律不同，核力没有简单的数学形式。核力量是非中央力量。现在我们知道，对于平均质量的原子核，每个核子的结合能大约比原子的结合能大 8 MeV。因此，要将原子核结合在一起，必须有强大的核吸引力将原子核中的核子结合在一起，以克服质子之间的排斥。

许多关于核结合力的事实是从 1930 年到 1950 年进行的各种实验中获得的。库仑的静电力或引力不能将核子保持在非常小尺寸（~10 ^-15 ）m 的核内。然后为了说明A核的稳定性，日本物理学家汤川提出了一种叫做核力的新力的概念。

这种核力被认为是一种比库仑斥力大的强大吸引力。 Yukawa 预测，核力的产生是由于核子之间称为 π 介子的粒子交换而产生的。由于这些力本质上是高度复杂的，并且没有简单的方法来证明核子之间的介子粒子交换如何导致吸引力，因此可以借助以下简单的类比来理解该过程：

把两个相互作用的核子想象成两条狗，把一个介子粒子想象成一块骨头。两只狗中的每一只都试图从另一只手中抢走骨头。骨头在两只狗之间疯狂地交换，因为它们都无法分开。因此，快速交换的骨头将两只狗绑在一起。类似地，π介子的交换使两个核子在原子核中结合在一起。

什么是核力量？

The nuclear force is a force that exists between atoms’ protons and neutrons. The nuclear force is the force that holds protons and neutrons together in a nucleus. 

这种力可以存在于质子、中子和质子之间。它也可以存在于中子和中子之间。这种力负责原子核的稳定性。所有原子（不包括氢）的原子核中都有一个以上的质子。质子也带正电。此外，相似的电荷相互排斥。那么，是什么让这些核子聚集在一个原子核中呢？他们不应该互相排斥吗？这就是强大的核力量可能提供帮助的地方。

根据库仑定律，质子的电荷，即 +1e，往往会以强大的电场排斥力将它们推开。然而，核力量足够强大，可以将它们聚集在一起并在近距离克服这一障碍。

核力量的性质

• 核力是自然界中一种强大的基本力：两个质子之间的核力的大小是库仑静电斥力的 100 倍和万有引力的 10 ³⁶倍。核力比库仑的排斥力更强，能够将质子束缚在一个非常小的原子核中。
• 核力主要是吸引力：势能随核子间距离（r）的变化大致如图所示，

图中的图表显示如下，势能在距离 r ₀ (≈ 0.8 fm) 处释放。当两个核子之间的距离>r ₀时，核力具有吸引力。随着它们之间的距离减小并且小于 r ₀ ，该力变得排斥并变得最小（≈ 0.8 fm）并迅速增加，从而避免了原子核的坍塌。

• 核力与电荷无关：两个核子之间的相互作用与一个或两个核子是否带电荷无关。换句话说，质子-质子(pp)质子-中子(pn)和中子-中子(nn)之间的核力是相同的，所以这些力是电荷无关的。
• 核力是短程力：两个核子之间的核力只有在核子之间的距离与原子核的大小相当，即10 ^-15的数量级时才存在。当两个核子之间的距离超过 10 ^-15时，这些力不再起作用。此外，一个核子只能与其相邻的核子相互作用，就像一个固体形式的原子只与周围的原子键合一样。因此，这些力量是短程力量。
• 核力是一种饱和力：当两个原子核之间的距离仅为 3 米左右时，核力很快变为零。因此，一个核子只能吸引最近的邻居，而对其他核子没有影响。核力在中等或大核本身中变得饱和。
• 核力是一种交换力：核力是由于核子之间π介子的交换，所以称为交换力。
• 核力是非中心力：两个核子之间的力不沿着连接它们的中心的线作用，因此称为非中心力。
• 核力依赖于自旋：据观察，具有平行自旋的核子之间的核力大于具有反平行自旋的核子之间的力。因此它们是自旋相关的。

核力量的例子

如前所述，核力最明显的例子是质子的结合，质子由于带正电荷而自然排斥。

1. 在广泛的范围内，这种力量对核武器的巨大破坏潜力负有责任。当核武器被引爆时，强大的核力量会导致能量释放。它还用于核电站产生热量以产生能量，例如电力。
2. 较弱的核力可以将中子转化为质子，将质子转化为中子。这些力存在于各种过程中，包括放射性衰变、晒伤、放射性碳测年等等。

核不稳定性

在原子核内部，三种形式的力相互作用。

1. 原子核中的主要相互作用是强相互作用，它通过将不同的核子推到一起来保证原子核的凝聚力，并且还负责产生α辐射。
2. 其次，同荷质子之间存在电磁斥力，但远小于强力。
3. 这些核相互作用中的第三种是“弱”力，它在单个核子内部起作用，偶尔会导致中子变成质子（反之亦然），并伴随着β辐射的产生。

示例问题

问题 1：什么是狗骨类比？

回答：

The foregoing interactions may be illustrated using the dog bone analogy, in which we imagine the two interacting nucleons to be two dogs with a shared bone tightly clamped between their jaws. Because each of these dogs wants to grab the bone, they can’t be separated easily. They appear to be connected together by a powerful attracting force (the bone), despite the fact that the dogs are fierce adversaries. The meson serves the same function as the common bone connecting two nucleons.

问题2：核力量是如何产生的？

回答：

Yukawa predicted that nuclear forces arise due to the exchange of particles known as π -mesons between the nucleons. Also, these forces are highly complex in nature.

问题3：核力电荷是否独立？

The interaction between two nucleons is independent of whether one or both nucleons have a charge on them. In other words, the nuclear force between Proton-Proton (p-p)proton-neutron (p-n) and neutron-neutron (n-n) is the same, so these forces are charge independent.

问题4：核力的范围是多少？

回答：

The nuclear forces between two nucleons exist only when the distance between nucleons is comparable to the size of the nucleus I.e. of the order of 10^-15. These forces cease to act as the distance between two nucleons exceeds 10^-15.

问题 5：什么是核物理？

回答：

Nuclear physics is a branch of science that investigates the structure of nuclei, as well as their production and stability. It is primarily concerned with comprehending the fundamental nuclear forces of nature as well as the intricate interactions between neutrons and protons.