第三章-核力课件

第三章核力第三章核力1说明一、研究途径：1、唯象（**）2、量子场论二、核力：短程强相互作用三、两核子体系：1、两体作用V：假定两个核子之间的作用跟其近旁有无其他核子无关2、类型：1）中子－质子（np）：有一稳定的束缚态－氘核基态2）质子－质子（pp）：无束缚态3）中子－中子（nn）：无束缚态说明一、研究途径：1、唯象（**）2说明四、同位旋1、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。2、质子：t3

=1/2;中子：t3

=-1/23、核子的总同位旋：4、同位旋第三分量：说明四、同位旋35、同位旋量子数满足：核基态同位旋：6、同位旋多重态：A、自旋、宇称及T都相同，但是T3不同的各个态。5/2+1/2+1/2-5/2-3/2-3/2+3/2-0.875.383.854.555.083.080.503.103.864.695.105.525/2+1/2+1/2-5/2-3/2-3/2+3/2-图1核力的电荷无关性5、同位旋量子数满足：5/2+1/2+1/2-5/2-3/24Ch3.1氘核基态一、中心力3S1态1、量子力学处理方法：质心运动＋相对运动相互作用只考虑相对运动2、核子相互作用势V=V(r,p,

б1,б2)r核子间相对位置p相对动量б1,б2：泡利算符，表示核子自旋核子自旋算符s:s=ħб/2,量子数s=1/23、氘核只有一个束缚态,E=-2.2246Mev束缚态:能量小于势垒高度，粒子被约束在有限的空间内运动，他的波函数在无限远处为零Ch3.1氘核基态一、中心力3S1态5Ch3.1氘核基态4、球形直角势阱1）表示2）薛定愕方程：3）求解rV-V0rNCh3.1氘核基态4、球形直角势阱rV-V0rN6Ch3.1氘核基态Ch3.1氘核基态7Ch3.1氘核基态Ch3.1氘核基态8Ch3.1氘核基态二、3S1态与3D1态的混合zSSzCh3.1氘核基态二、3S1态与3D1态的混合zSSz9Ch3.1氘核基态由于核子磁矩与角动量有关(P12)，实验常通过测磁矩来得到自旋。有Sl状态0110121P13S13P13D1Ch3.1氘核基态由于核子磁矩与角动量有关(P12)，实验10Ch3.1氘核基态测得氘核距μd=0.857μN,但μS－μd=0.022μN，远超实验误差，说明氘核不可能是纯3S1态，而是不同l态的组合。如

d

(3S1)=0.87981

N

dexp=0.8574376

N

d

(3D1)=0.310

N

d

=96%

d

(3S1)+4%

d

(3D1)三、非中心力（介子场论）与核子间相对位置r的取向有关。r的取向可以用б1,б2,r三者的点积有关，用S表示，(S,r)就是r的极角。势函数Ch3.1氘核基态测得氘核距μd=0.857μN,但μS－11Ch3.2核子－核子散射一、低能核子－核子散射1、n-p散射有效力程核力是短程力散射截面2、低能p-p散射和核力的电荷无关性相对运动状态和自旋态相同时，核子间的作用与电荷无关。二、高能核子－核子散射1、核力的自旋-轨道耦合力成分n-p散射：出射的中子部分极化，说明存在非中心力场。但计算表明：仅非中心力场不能给出与实验相符的极化度。自旋-轨道耦合力：自旋-轨道耦合作用只存在于自旋三重态中实验表明：核力具有交换性Ch3.2核子－核子散射一、低能核子－核子散射12Ch3.2核子－核子散射散射截面scatteringcrosssection

描述微观粒子散射概率的一种物理量。又称碰撞截面，简称截面。一种运动中的粒子碰撞另一种静止粒子时，如果在单位时间内通过垂直于运动方向单位面积上的运动粒子数为1，静止粒子数也是1，则单位时间发生碰撞的概率称为碰撞截面，截面的量纲与面积的量纲相同，单位是靶恩，1靶恩=10-28米2，与核反应截面的含义相同。如果碰撞为弹性散射，相应的截面称为弹性截面，如果碰撞为非弹性散射，相应的截面称为非弹性截面。根据粒子散射截面的分析可获得许多有关粒子的信息。散射截面是在卢瑟夫α散射实验以后提出来的，是指放射源的α粒子从铅盒小孔水平射出，打到金属箔上向四面八方飞出，在垂直或平行α粒子速度方向上的截面称散射截面，在这样的截面上的萤光屏上可看到光点，这样可分析出散射情况Ch3.2核子－核子散射散射截面scatteringc13Ch3.2核子－核子散射图2空心圆锥体

图1

α粒子散射截面

dσ称为有效散射截面，凡是击中这一截面积的α粒子都被散射到dΩ之中。定义为微分截面，表示α粒子散射到θ角附近单位立体角内每个原子有效散射截面Ch3.2核子－核子散射图2空心圆锥体图1α粒子散射14Ch3.2核子－核子散射核力的排斥力芯（核子不能无限靠近）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VppVnpVnnrrCh3.2核子－核子散射核力的排斥力芯（核子不能无限靠近）15Ch3.3核力的主要性质核力的主要性质原子核的密度1014g/cm3。核力是强相互作用:核力约比库仑力大100倍核力的短程性：核力的力程为fm量级核力的饱和性：核力具有饱和性核力的电荷无关性：Fpp=Fnn=FnpCh3.3核力的主要性质核力的主要性质16Ch3.4

核力的介子理论现代物理学认为：电磁相互作用是带电粒子间交换“虚光子”而产生的交换力。核子间的作用是由于交换介子引起的。核力介子介子质量估计：1947年发现介子：ppppp