
核力(nuclear force)是作用于原子核内質子與中子之間的短程強相互作用力,其英文對應詞為"strong interaction"或"nuclear force"。作為四種基本自然力之一,核力具有以下核心特性:
作用機制
核力通過介子交換理論(Meson Exchange Theory)實現,主要載體為π介子(pion)。該理論由日本物理學家湯川秀樹于1935年提出,其作用範圍約為1.5×10⁻¹⁵米,公式表達為:
$$ V(r) propto frac{e^{-μr}}{r} $$
其中$μ$為介子質量決定的參數。
飽和性與電荷無關性
核力在極短距離(約0.5費米)表現為吸引力,超過此範圍則急劇衰減為排斥力。這一特性導緻核子結合能在中等質量數時達到峰值,同時核力對質子-質子、中子-中子、質子-中子的作用強度相同。
現代量子色動力學解釋
根據誇克模型,核力本質是色力(color force)的殘餘效應,由膠子傳遞強相互作用,該理論已被歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機實驗證實。
權威參考來源:
核力是原子核中維持核子(質子和中子)結合的關鍵作用力,其核心特點及解釋如下:
作用對象
核力是核子(質子與中子)之間的強相互作用力,克服了質子間的電磁斥力,使原子核保持穩定。
作用範圍
屬于短程力,僅在約$10^{-15}$米(原子核尺度)内顯著作用,超出此範圍迅速衰減。
強度對比
核力強度遠大于電磁力。例如,在相同距離下,電磁力比萬有引力強約$10^{35}$倍,而核力比電磁力更強。
電荷無關性
核力對質子-質子、中子-中子、質子-中子的作用強度相同,與粒子電荷無關。
飽和性
每個核子僅與鄰近核子發生作用,導緻核力具有類似分子結構的“飽和效應”,這也是原子核密度近似恒定的原因。
非中心力與交換性
核力不僅包含中心力成分,還涉及複雜的交換作用(如介子交換),導緻其方向性複雜。
核力是強相互作用的殘留效應,解釋了原子核的穩定性。例如,鈾-238等重核因核力飽和性無法完全抵消電磁斥力,最終通過衰變達到穩定狀态。
如需進一步了解核力的量子色動力學解釋或具體計算,可參考核物理教材或權威研究文獻。
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