1、3 核力,到目前为止，我们已经接触过的力有万有引力、浮力、张力、分子力、摩擦力和电磁力等。这些力可归结为两类相互作用，即引力相互作用和电磁相互作用，但是在原子核内，质子间强烈的库仑斥力却没有使质子彼此离去。可见，核内存在着一种强相互作用足以克服质子间的斥力，这种作用对应的力就是核力。,1、核力的短程性： 核力的力程为fm量级，且某个核子仅与其附近少数几个核子之间存在相互作用。,2、核力的饱和交换性： 核力具有饱和交换性类似分子（H2）。,质量数为A的原子核内有A个核子，是否所有的核子之间都有相互作用呢？如果是这样，那么原子核内共有A(A-1)对相互作用，即原子核的总结合能应正比于A2，而事实上
2、却不是这样，实验表明：总结合能BA，这意味着，每一个核子只与它临近的少数几个核子有相互作用，这种性质称为核力的饱和性。,核力的一般性质,3、核力的电荷无关性：核子间的相互作用与核子的电荷无关。,同位旋：把中子和质子看成是核子的两个不同状态，用同位旋 t 描述核子处于中子或质子状态。 质子：t3 =1/2; 中子： t3 = -1/2核子的总同位旋：同位旋第三分量：,同位旋：把中子和质子看成是核子的两个不同状态，用同位旋 t 描述核子处于中子或质子状态。 质子：t3 =1/2; 中子： t3 = -1/2核子的总同位旋：同位旋第三分量：,同位旋 同位旋量子数满足： 核基态同位旋：,镜象核：,同位
3、旋三重态：,此外，还存在同位旋多重态。在轻核中，库仑作用小，同位旋T是好量子数；上世纪90年代以来的实验表明，重核中也存在同位旋多重态，通常称之为同位旋相似态。,4、核力是强相互作用：核力约比库仑相互作用大100倍。,（N-N）万有引力势能10-36MeV （p-n）磁相互作用势能0.03MeV （p-p）相互作用静电能0.72MeV原子核平均结合能8.6MeV,5、核力存在排斥芯：核子不能无限靠近，它们之间除引力外还存在排斥力。,核子相距0.8-2.0fm时，表现为吸引力。 核子相距小于0.8fm时，表现为排斥力。 核子相距大于10fm时，核力几乎完全消失。,6、核力的自旋同位旋相关性：研究
4、表明，核力的大小与两粒子自旋的相对取向有关，自旋平行时，核力较强，反之核力较弱；同位旋类似。,两个核子的自旋可以加起来结合成四种自旋态：J=1，JZ=1，0，-1 J=0，JZ=0,两个核子的同位旋也可以完全类似地加起来合成四种同位旋状态：T=1，T3=1，0，-1T=0，T3=0,核子是费米子，两个粒子的体系波函数应是反对称的（r,s,t） （r） （s） （t）,7、核力具有非中心力成分：核力中主要的是中心力，但还会有一些非中心力。,一种是自旋轨道耦合力，它和自旋相对取向有关； 另一种叫张量力，它和自旋相对于两核子连线的方向有关。,核力的介子理论,1.电磁相互作用和“虚光子”,在经典电磁理
5、论中，引入电磁场的概念，认为电荷间的相互作用是通过“场”来传递的，那么这种场到底是什么东西呢？电磁场满足麦克斯伟方程。,量子电动力学和量子场论告诉我们，电磁场是量子化的，这个“场”是由“虚光子”组成的；电荷间的相互作用就是通过交换“虚光子”实现的。,2.强相互作用和介子,媒介粒子的质量估计 虚粒子用于传递相互作用，因而总是限定在一定的时空范围内。 由于测不准原理，虚粒子可以不满足能量-动量守恒。 最大能量转移：虚粒子质量：电磁力：光子 m = 0,介子质量估计：19361937年，实验发现子其质量为电子的207倍，但它与核子作用非常弱，不参加强相互作用。鲍威尔在1947年在宇宙射线中发现介子；
6、在1950年又发现0介子。,、 0介子的相互作用过程可用Feynmann图描述，可能的交换过程是：,不同粒子间,相同粒子间,因此研究工作汤川秀树和鲍威尔分别在1949年和1950年获得了诺贝尔物理学奖。核力的介子场论是解决核力机制的一个方向，它在很多实验里已得到检验，取得了很大的成功，特别是对核力在长程处（1-2fm）的行为能给予较好的解释和说明，但对短程处的行为，特别是对于0.5fm以内产生的强排斥芯无法解释和说明。,粒子物理的发展，揭示了核子的内部结构，即核子是由更深层次的粒子，称为层子（或夸克）所组成。这启发人们对核力机制作了新的设想；核子之间的强相互作用并不是最基本的相互作用，而是组成核子的夸克之间的强相互作用在核子作用范围的表现。正如分子之间的相互作用并不是基本的，而是组成分子的原子间的电磁相互作用在分子作用范围的表现一样。 简言之，核力来源于组成核子的夸克之间的作用力。目前，遵循这种观点，人们进行了从夸克力计算核力的一种尝试，并取得了一定的进展。,核力机制研究的新方向,
