ЯДЕРНАЯ МАТЕРИЯ


ЯДЕРНАЯ МАТЕРИЯ
ЯДЕРНАЯ МАТЕРИЯ

       
пространственно безграничная однородная система нуклонов, находящаяся в устойчивом по отношению к самопроизвольному расширению или сжатию состоянии. Я. м.— теор. идеализация, к к-рой приближаются ядра с очень большим числом нуклонов и космические тела, обладающие плотностью порядка ядерной, напр. нейтронные звёзды.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ЯДЕРНАЯ МАТЕРИЯ

- теоретич. модель неограниченного ядерного вещества, содержащего N нейтронов и Z протонов: N5133-11.jpg, Z5133-12.jpg, так что A=N+Z5133-13.jpg. при N/Z = const, с выключенным кулоновским взаимодействием между протонами. Представление о Я. м. было введено с целью построения микроскопич. теории ядер атомных исходя из взаимодействия свободных нуклонов, к-рое предполагается известным.

Отличит. чертой ядерных сил является т. н. свойство насыщения, благодаря к-рому тяжёлые ядра во многом подобны жидкой капле, имеющей почти пост. плотность внутри объёма с резким обрывом в поверхностной области (см. Капельная модель ядра). Для изучения объёмных свойств такой капли естественно в качестве первого приближения рассмотреть неогранич. ферми-жидкость (см. Квантовая жидкость). В конечных ядрах кулоновское взаимодействие играет второстепенную роль по сравнению с ядерным. В то же время при Z и А5133-14.jpg. кулоновская энергия растёт пропорционально Z2/ А1/3, а ядерная энергия растёт с А лишь линейно. Это делает систему неустойчивой и вынуждает при рассмотрении Я. м. пренебрегать кулоновским взаимодействием.

Рассматривают как симметричную (N/Z=1), так и несимметричную (N/Z5133-15.jpg1) Я. м. Частным случаем Я. м. в природе можно считать нейтронную материю (N=A; Z = 0), согласно существующим представлениям составляющую осн. часть нейтронной звезды.

Наиб. детально разработана теория симметричной Я. м. Её осн. задача - расчёт равновесной ядерной плотности r0 и энергии связи, приходящейся на 1 нуклон, 5133-16.jpg (совпадающей с химическим потенциалом системы m0), исходя из потенциала нуклон-нуклонного (NN) взаимодействия, построенного на основе данных по рассеянию свободных нуклонов. Обычно сначала плотн. р рассматривается как свободный параметр и рассчитывается зависимость величины 5133-17.jpg/A от r (рис. 1). Минимум на этой кривой определяет равновесные плотн. r0 и энергию 5133-20.jpg/А. Анализ энергий связи и размеров всей совокупности известных атомных ядер и их экстраполяция на случай А5133-21.jpg. позволяет приближённо найти r05133-22.jpg0,16 Фм -3, (5133-23.jpg)5133-24.jpg-16 МэВ.

5133-18.jpg

Рис. 1. Зависимость энергии связи от плотности ядерной материи; сплошная линия-расчёт по методу Бракнера с учётом только 2-частичных корреляций; штриховая-то же, с учётом и 3-частичных корреляций. Заштрихованный прямоугольник изображает область экспериментальных равновесных значений r0 и 5133-19.jpg/А.


Первые попытки построения теории Я. м. относятся к кон. 30-х гг. 20 в. Однако в то время о взаимодействии свободных нуклонов было известно мало, и в расчётах использовались потенциалы, к-рые позволяли применять методы возмущений теории. Более реалистич. NN-потен-циалы были построены в 50-х гг., когда были получены достаточно точные эксперим. данные по рассеянию нуклонов с энергиями 5133-25.jpg<= 300 МэВ. Хотя процедура восстановления потенциала из данных по рассеянию не является однозначной, осн. черты потенциала удалось установить. NN-потенциал содержит неск. компонентов: центральный Vc, тензорный Vt , спин-орбитальный VLS и квадратичный спин-орбитальный VLL.

Наиб. важный из них - центральный-является комбинацией сильного отталкивания нуклонов на малых расстояниях (отталкивательная сердцевина - "кор", от англ. core) и притяжения-на больших (рис. 2). Существуют модели NN-взаимодействия с "жёстким" (бесконечным) кором и более реалистич. модели с "мягким" (конечным) кором. С кон. 50-х гг. до нач. 80-х гг. популярны были феноменологич. потенциал Хамады - Джонстона с жёстким кором и потенциал Рейда - с мягким. Часто использовался и полуфеноменологич. потенциал "однобо-зонного обмена", основанный на представлениях полевой теории мезон-нуклонного взаимодействия.

5133-26.jpg5133-27.jpg

Рис. 2. Схематический вид центрального NN-потенци ала с жёстким кором (сплошная линия) и с мягким кором (штриховая линия); r- расстояние между нуклонами, r с - радиус жёсткого кора.



Особенность ядерных сил, заключающаяся в сильном отталкивании нуклонов на малых расстояниях, делает неприменимыми подходы к теории Я. м., основанные на теории возмущений. Особенно это очевидно для потенциалов с жёстким кором, для к-рых первое же приближение в теории возмущений приводит к бесконечным результатам. По этой же причине неприменим к Я. м. и Хар-три - Фока метод - простейший квантовомеханич. метод описания многофермионных систем. Применение метода Хартри-Фока к системам с сильным отталкиванием на малых расстояниях приводит к таким же расходимостям, что и теория возмущений.

Первые успешные подходы к теории Я. м. относятся к кон. 50-х гг. и принадлежат Р. Ястрову (R. Jastrow) и К. Бракнеру (К. Brueckner). Ястров развил вариац. подход, в к-ром он использовал корреляц. (ястровский) фактор, мешающий нуклонам подходить на малые расстояния друг к другу. В случае жёсткого кора вероятность встретить нуклон на расстоянии меньше радиуса кора r с строго равна 0. Метод Ястрова позволил для реалистических NN-потенциалов получить значения r05133-28.jpg0,16 Фм -3 и 5133-29.jpg-12 МэВ.

Одновременно с методом Ястрова появился метод Бракнера, основанный на частичном суммировании бесконечных рядов теории возмущений. В простейшем виде метод Бракнера сводится к замене в методе Хартри - Фока нуклон-нуклонного потенциала на т. н. G -матрицу (метод Бракнера - Хартри - Фока). G -матрица имеет смысл эфф. взаимодействия между нуклонами в ядерном веществе. Она учитывает все акты перерассеяния нуклонов друг на друге (двухчастичные корреляции) и определяется интегральным ур-нием Бете-Голдстоуна. Сам же подход часто наз. м е т о д о м Б е т е - Б р а к н е р а, отмечая большую роль, к-рую сыграл Г. Бете (Н. A. Bethe) в его развитии.

Аналог G -матрицы для свободных нуклонов - T -матри-ца, лишь нормировкой отличающаяся от амплитуды рассеяния (или длины рассеяния) f. При замене G на Т метод Бракнера-Хартри-Фока переходит в газовое приближение-метод, применяемый для описания свойств неидеального ферми-газа и основанный на использовании малого параметра f/r0<< 1, где r0- ср. расстояние между частицами газа. Для отталкивательного кора роль длины рассеяния играет радиус кора r с. Метод Бракнера использует малость параметра r с/r0 и, по существу, является аналогом газового приближения по отношению к оттал-кивательному кору. Дальнодействующее притяжение сравнительно слабое и может быть учтено методом теории возмущений.

Метод Бракнера дал приблизительно те же результаты, что и метод Ястрова. Хотя формально эти методы выглядят непохожими, они основаны на одних и тех же физ. приближениях и учитывают двухчастичные корреляции в Я. м. Многие годы эти методы развивались параллельно в направлении уточнения и учёта многочастичных корреляций. В вариац. подходе применяются развитые в теории конденсир. сред метод кластерного разложения и т. н. гиперцепной метод. В подходе Бракнера использовалось ур-ние Бете-Фаддеева - аналог ур-ний Фаддеева в теории 3 тел. Эти ур-ния точно учитывают трёхчастичные корреляции, но сложны для точного решения. В 1980 Дэю (W. Dey) удалось точно решить ур-ние Бете - Фаддеева, при этом энергия связи оказалась близкой к экспериментальной, но равновесная плотность сильно сдвинулась в сторону больших значений: r0 = 0,19 Фм -3. Эта фундам. трудность теории Я. м. пока не разрешена. Наиб. популярные подходы к разрешению этой проблемы основаны на представлении о ср. мезонных полях, действующих в ядерном веществе. Однако они грешат неоднозначностью.

Согласно представлениям о природе сильных взаимодействий, основанным на квантовой хромодинамике (КХД), нуклоны в нормальном ядерном веществе в значительной степени сохраняют свою индивидуальность, а эффекты КХД существенны лишь на малых расстояниях между нуклонами. Задача вычисления потенциала NN-взаимодей-ствия в рамках КХД пока не решена. Под большим вопросом с точки зрения КХД оказывается статус мезонов (за исключением пионов). Обмен тяжёлыми мезонами между нуклонами происходит на столь малых расстояниях, что их кварк-глюонная природа становится существенной.

Поэтому релятивистские подходы в теории Я. м. пока далеки от последовательной теории.

Лит.: Бракнер К., Теория ядерной материи, пер. с англ., М., 1964; Браун Дж., Единая теория ядерных моделей и сил, пер. с англ., М., 1970. Э. Е. Саперштейн.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ЯДЕРНАЯ МАТЕРИЯ" в других словарях:

  • ядерная материя — branduolinė medžiaga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Branduoliniam kurui ar sprogmenims gaminti naudojama medžiaga. atitikmenys: angl. nuclear matter vok. Kernmaterie, f; Kernsubstanz, f rus. ядерная материя, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Ядерная материя — пространственно безграничная однородная система протонов и нейтронов (нуклонов), находящаяся в устойчивом по отношению к самопроизвольному расширению или сжатию состоянии. Это и модель, и идеализация, но может, согласно астрофизическим… …   Начала современного естествознания

  • ядерная материя — Ядерное вещество, т. е. вещество, состоящее из барионов (протонов, нейтронов, гиперонов) и связывающих их мезонов …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Материя (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Материя. Материя (от лат. māteria «вещество») объективная реальность, содержимое пространства, одна из основных категорий науки и философии, объект изучения физики. Физика описывает… …   Википедия

  • Экзотическая материя — Экзотическая материя  понятие физики элементарных частиц, описывающее любое (как правило, гипотетическое) вещество, которое нарушает одно или несколько классических условий, либо не состоит из известных барионов. Подобные вещества могут… …   Википедия

  • Атомное ядро —     Ядерная физика …   Википедия

  • ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ — силы, связывающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре. Я. с. одно из проявлений сильных взаимодействий. Яд. силы явл. короткодействующими, радиус их действия порядка 10 12 10 13 см (см. ЯДРО АТОМНОЕ). Физический энциклопедический словарь. М.:… …   Физическая энциклопедия

  • Мигдал, Аркадий Бейнусович — [р. 26 февр (11 марта) 1911] сов. физик, чл. корр. АН СССР (с 1953). В 1936 окончил Лен. ун т. С 1944 проф. Моск. инженерно физич. ин та. С 1945 работает в учреждениях АН СССР. Осн. работы М. относятся к теории атомного ядра и квантовой механике …   Большая биографическая энциклопедия

  • УДЕРЖАНИЕ ЦВЕТА — (пленение «цвета»), в теории сильного вз ствия гипотетич. св во, призванное объяснить эксперим. факт отсутствия свободных «цветных» кварков и «цветных» адронов (все адроны явл. «бесцветными» комбинациями либо трёх кварков, либо кварка и… …   Физическая энциклопедия

  • ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА — состояние с аномально высокой концентрацией энергии, возникающее под воздействием высоких давлений и (или) температур. Физика Э. с. в. (физика высоких плотностей энергии) охватывает физику давлений высоких и физику плазмы, составляя важную часть… …   Физическая энциклопедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.