Техника - молодёжи 1956-10, страница 16

МАГНИТ, отклоняющий РАССЕЯННЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ

Рис. 5.

Магнитный спектрометр. измеряющий рассеяние электронов на ядрах атомов. Из линейного ускорителя (А) электроны поступают через тонкую трубку (Б). Бомбардируемое вещество подвешивается в специальном держателе впереди этой трубки (В), в поле высокого подковообразного магнита (Г), фокусирующего рассеянные электроны. Он установлен на корабельной орудийной платформе (Д).

Как же в таком случае определять размер (диаметр) ядра?

Если мы за толщину оболочки атомного ядра золота примем расстояние от точки, где плотность заряда равна, допустим, 90% от максимальной плотности, до точки, где плотность уменьшается на 10%, то мы найдем, что толщина оболочки ядра близка к 2,4 ядерной единицы. Определяя размер ядра через расстояние от центра ядра до точки, где плотность равняется 50% от максимальной величины плотности, мы получим, что это расстояние равно приблизительно 6,3 ядерной единицы.

Когда мы переходим к исследованию ядер других элементов с атомными номерами от 40 до 238 то обнаруживается повторяемость. Для всех этих ядер толщина оболочки оказалась величиной постоянной и тоже равной 2,4 ядерной единицы. Размер плотной сердцевины у них

Наконец-то я из тюрьмы!

вырвался

изменялся, но расплывчатая, как бы наружная, оболочка имела одну и ту же толщину для всех ядер.

В качестве меры величин ядра для многих целей оказалось удобнее использовать другое, усредненное, значение радиуса ядра. Эта величина известна как «квадратичное среднее». В этом случае величина радиуса тяжелых ядер будет подчиняться более простому закону: радиус ядра, выраженный в ядерных единицах, равняется коэффициенту 1,18, помноженному на кубический корень из атомного номера. Этот закон напоминает закон кубических корней для модели ядра в виде сферической капли, однако он дает меньшие размеры ядра, чем это предполагалось прежде.

В ядрах, атомный номер которых меньше 40, мы находим, что внутренняя сердцевина практически отсутствует и что плотность ядра равномерно уменьшается от центра к периферии. Размеры этих более легких ядер подчиняются несколько измененному закону: среднеквадратичный радиус их равняется 1,35 (по работам других авторов — 1,18) кубического корня из атомного номера.

СТРОЕНИЕ ПРОТОНА

Удостоверившись в том, что наш электронный пучок может действительно «заглядывать» внутрь ядер, мы начали интересоваться еще более мелкими частицами. Что представляет собой протон? Явля тся ли он безразмерной точкой? Или он имеет конечные размеры и внутреннее строение?

Для того чтобы выяснить это, мы избрали в качестве мишени в нашей установке газообразный водород и, подвергнув его бомбардировке пучком электронов, приступили снова к измерению рассеяния электронов, претерпевших упругие соударения. Закон распределения в этом случае точно следует так называемой кривой Гаусса, как это показано на рисунке 6. Может быть доказано также, что и магнитное поле протона распределено подобным же образом. Таким образом, протон должен рассматриваться как протяженное тело, и наши электроны впервые на самом деле «заглянули» внутрь этой частицы. Заряд падает до 0 только на расстоянии 1,4 ядерной единицы от центра. Среднеквадратичный же радиус равен приблизительно 0,75 ядерной единицы.

Протонные исследования начались совсем недавно, и мы не можем сказать, что распределение заряда такое, как указано нами, является единственно правильным.

Соответственно теории, созданной на основании электронных исследований, протон может быть представлен в виде точечного голого нуклона», который перемежающимся образом окружается облаком мезонов. Очень вероятно, что мы зондируем электронами именно это ме-зонное облако (см. рис. в заголовке)

РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ПРОТОНА

024. 6 8 tO 12 43 расстояние от центра протона в ядерных единицах

Рис. 6.

Теория говорит, что протон время от времени испускает мезон, который вращается вокруг него в течение невообразимо короткого промежутка времени, а затем втягивается обратно в протон. Процесс выбрасывания и поглощения мезона должен рассматриваться как постоянная и неотъемлемая деятельность протона (так же как и нейтрона). Необходимо решить вопрос, какую часть времени мезон проводит вне протона. Наши измерения позволяют высказать мнение, что продолжительность пребывания мезона вне протона составляет лишь несколько десятых долей от всего времени. Это больше, чем утверждалось ранее.

Есть предположения, что загадочные внутриядерные силы возникают вследствие обмена мезонов между нуклонами. Если электроны могут быть использованы для того, чтобы к видеть» мезоны, то они помогут разгадать эту загадку.

■vSS*—