Беседы об атомном ядре

И вот тогда-то четко проявилось небольшое влияние на размеры ядер тонких нюансов в бесконечном поединке электростатического отталкивания и ядерного притяжения. Из двух ядер с одинаковым числом нуклонов больший радиус распределения заряда имело то ядро, у которого было больше протонов.

Вот наглядное подтверждение того, как электростатические силы (их еще называют кулоновские), действующие между зарядами одинакового знака, «выталкивают» протоны к поверхности.

А как заряженные частицы распределены по всей толще ядерного вещества?

В том представлении о структуре атомных ядер, которое сложилось после экспериментов с электронами небольшой энергии, плотность зарядов во внутренней части атомных ядер всегда выступала в качестве постоянной величины. В учебниках она изображалась гладкой, прямой линией, круто спадающей к границе ядра. Быстрые электроны сразу разоблачили эту идеализацию действительности. Как только ученые из новых экспериментальных результатов по рассеянию электронов вычислили плотность зарядов на разных глубинах ядерного вещества, то получили не прямую линию, а кривую с четко выраженными подъемами и спадами.

Экспериментаторы сделали свое дело — задали теоретикам задачу. Теоретикам предстояло теперь дать свое толкование этому важнейшему факту — обнаруженной неоднородности в плотности распределения электрических зарядов в атомном ядре.

Сначала его трактовка не вызывала никаких затруднений. Все единодушно признавали, что, по-видимому, это проявление оболочечной структуры ядер. Но в последнее время все увереннее звучат голоса теоретиков, предлагающих иную гипотезу. Они считают, что электроны помогли вскрыть совершенно новый пласт ядерных свойств. Какой?

Советский физик-теоретик, академик АН СССР А. Мигдал предполагает, что неоднородность распределения зарядов может быть связана с существованием в ядре участков с повышенной плотностью ядерного вещества, не имеющих никакого отношения к нуклонным оболочкам.

Получается так, будто нуклоны «раздираются на части», будучи одновременно членами разных сообществ. Ну что ж, подобная ситуация сплошь и рядом встречается в макромире, когда один и тот же человек является членом и профсоюза, и общества филателистов, и, например, любителей аквариумных рыбок. А может быть, это норма поведения и в микромире?

Давно подмечена одна особенность ядерных сил: они зависят от того, как ориентированы механические моменты количества движения у взаимодействующих частиц. Возможно, ядерные силы создают из особым образом ориентированных протонов и нейтронов совершенно обособленную слоистую, пространственную структуру. В этих уплотненных слоях нуклоны сближаются друг с другом на расстояния меньшие, чем это обычно принято правилами общественного поведения в ядре. При этом, естественно, должна резко возрасти и плотность пи-мезонов, которыми они обмениваются. Это предполагаемое сгущение пи-мезонов получило название «пи-мезонный конденсат».

Теория пока ничего не говорит о том, насколько стабильно во времени образование «пи-мезонного конденсата»; и все-таки этот новый подход к внутреннему устройству ядер чрезвычайно интересен.

Рассуждая о строении ядерного вещества, физики обычно говорили о протонах и нейтронах, об их пространственном распределении, наконец, о ядерных силах, но не отводили никакой роли в структуре ядра возникающим и тут же исчезающим пи-мезонам — предметам межнуклонного обмена.

Очень может быть, что представление о ядре, состоящем только из протонов и нейтронов, так же мало похоже на настоящее ядро, как препарат клетки, приготовленный для изучения под микроскопом, на живую клетку.

Теоретики предлагают поставить специальные эксперименты по поиску «пи-мезонного конденсата». А. Мигдал считает, что обнаружить его можно, например, по рассеянию электронов больших энергий на ядрах с заранее ориентированными механическими моментами количества движения.

Большой интерес у экспериментаторов вызвало предложение шведского физика-теоретика Т. Эриксона: попробовать зарегистрировать реакцию между влетающими в ядра отрицательно заряженными пи-мезонами и пи-мезонами, принадлежащими ядерной структуре.

Несомненно, электроны подметили много интересного в ядерном веществе, а новые эксперименты с ними принесут, может быть, еще более важные сведения о ядре, хотя и эти сведения всегда будут страдать уже известной нам односторонностью.