在发现中子之前,人们只知道自然界中存在两种相互作用力:电磁力和万有引力 。这两种力都是长程力 , 其大小与距离的平方成反比 。然而,电磁力要比万有引力强得多 。单独考虑核子间的万有引力是无法克服静电斥力,从而将质子聚集在原子核这么小的体积中的 。为了解决这个问题,物理学家提出了第三种相互作用力的存在,即核力 。
【核力是如何产生的】核力具有以下特点:
1. 核力是一种强相互作用力,主要是一种吸引力 , 比库仑力大得多 。实验证实,在吸引范围内,核力约为静电斥力的100倍 。
2. 核力是一种短程力,只有当两个核子的距离等于原子核的尺度时才会产生相互作用 。当核子间的距离大于0.8fm时,核力表现为吸引力,并随着距离的增加而减小 。当距离达到10fm时,核力几乎消失 。当距离小于0.8fm时,核力表现为斥力 , 能够阻止核子彼此融合 。
目前,对于核子间距离小于0.8fm时的吸引范围已经有了相对清晰的了解 。要理解它们之间的相互作用,必须考虑到核子的内部结构 , 即核子组成物之间的相互作用 。这使得情况变得更加复杂 。
3. 核力具有饱和性 。实验证明 , 当所有核子结合成原子核时释放出的能量近似与核子总数成正比 。每个核子的平均结合能是一个常数,与核子总数无关 。这就是核力的饱和性 。这种饱和性使得原子核呈现不可压缩性 , 也就是说原子核的密度近似为常数 。