XVII. Кино 19 страница

1) Я. г.- компактное (~1 пс) массивное (~10⁷М„) звёздное скопление, в к-ром поддерживается звездообразование за счёт попадания в ядерную область газа или за счёт слияния мелких звёзд в более крупные при частых столкновениях в условиях большой плотности звёзд в ядрах (~ 10 Мф/яс³). Массивные звёзды быстро эволюционируют, вспыхивают как сверхновые и превращаются в нейтронные звёзды или " чёрные дыры". При этом выделяется гравитац. энергия, обусловливающая активность Я. г. Нейтронные звёзды, проявляющие себя как пульсары, могут порождать потоки релятивистских частиц, необходимые для достижения наблюдаемой мощности излучения. За активность Я. г. могут быть ответственны также " вспышки" звездообразования - рождение большого числа (десятки звёзд в год) молодых горячих звёзд, к-рые своим мощным ультрафиолетовым и корпускулярным излучением имитируют активность ядер.

2) Я. г.- компактное массивное быстро-вращающееся тело (т. н. ротатор или спинор), обладающее сильным магнитным (квазидипольным) полем. Это поле, подобно полю пульсаров, ускоряет частицы до релятивистских скоростей и обусловливает их мощное летепловое излучение. Энергия в этом случае черпается из запасов энергии вращения спинора.

3) Я. г.- " чёрная дыра" с массой М > 10³ MQ, на к-рую происходит падение (аккреция) окружающего газа и звёзд. В принципе механизм аккреции может обусловить выделение гравитац. энергии в количестве 10⁵⁴ (M/M_Q) эрг, достаточном для объяснения активности Я. г.

4) По гипотезе В. А. Амбарцумяна, активность Я. г. обусловлена распадом находящегося в них гипотетич. " дозвёздного вещества". Распад происходит взрывообразно и сопровождается выделением значит, энергии. По Амбарцумяну, активность Я. г. играет определяющую роль в эволюции галактик.

Различия в активности Я. г. указывают, по-видимому, что у галактик разных типов она может достигать разных степеней и что в процессе эволюции галактик стадия активности их ядер может повторяться.

Центральную область нашей Галактики исследуют методами радио-, инфракрасной и рентгеновской астрономии, т. к. из-за сильного поглощения света межзвёздной пылью оптич. исследования галактич. центра невозможны. Ядро Галактики совпадает с западным компонентом радиоисточника Стрелец А. В центр, области ядра и вблизи неё обнаружены компактные источники нетеплового радиоизлучения (~0, 01 пс в поперечнике). По радиоизлучению ионизованного водорода установлено, что в центре Галактики есть область расширяющегося газа поперечником ~300 пс и более протяжённая (~600 пс) область инфракрасного излучения (облака пыли). В центр, области есть также звёздное скопление эллипсоидальной формы с размерами полуосей 800 X 300 пс, масса к-рого ~10°M_Q.

Ядро Галактики окружено вращающимся газовым диском (диаметром 1600 пс и ср. толщиной ок. 400 пс). По своим свойствам ядро Галактики относится к активным, что резко отличает её от ближайшей спиральной галактики Туманность Андромеды, у к-рой признаков активности в ядре не обнаружено.

Лит.: Происхождение и эволюция галактик и звезд. Сб. ст., под ред. С. Б. Пикельнера, М., 1976.

Ю. Н. Дрожжин-Лабинский, Б. В. Комберг.

ЯДРА КОНДЕНСАЦИИ, мельчайшие нейтральные частицы или ионы, на к-рых происходит конденсация паров. Только благодаря наличию Я. к. в атмосфере возможны конденсация водяного пара и образование облаков. Я. к. служат гигроскопич. частицы, содержащие хлориды, сульфиты, сульфиды, нитраты и нитриты. Их размер 10~⁷-10~⁵ см, а концентрация в среднем в 1 см³ над океаном 10³, над сушей вне городов 10⁴, а в городах ~ 1, 5-10⁵. С высотой концентрация Я. к. обычно уменьшается.

ЯДРИН, город, центр Ядринского р-на Чуваш. АССР. Пристань на лев. берегу р. Суры, в 60 км к С. от ж.-д. станции Шумерля (на линии Муром - Канаш) и в 87 км к Ю.-З. от г. Чебоксары. Спиртовой, маслосыродельный, кирпичный з-ды, швейная ф-ка, пище- и промкомбинаты.^

ЯДРИЩЕ (археол.), см. Нуклеус.

ЯДРО клеточное, обязательная, наряду с цитоплазмой, составная часть клетки у простейших, многоклеточных животных и растений, содержащая хромосомы и продукты их деятельности. По наличию или отсутствию в клетках Я. все организмы делят на эукариот и прокариот. У последних нет оформленного Я. (отсутствует его оболочка), хотя дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) имеется. В Я. хранится осн. часть наследственной информации клетки; содержащиеся в хромосомах гены играют гл. роль в передаче наследственных признаков в ряду клеток и организмов. Я. находится в постоянном и тесном взаимодействии с цитоплазмой; в нём синтезируются молекулы-посредники, переносящие генетич. информацию к центрам белкового синтеза в цитоплазме. Т. о., Я. управляет синтезами всех белков и через них - всеми физиологич. процессами в клетке. Поэтому получаемые экспериментально безъядерные клетки и фрагменты клеток всегда ж огибают; при переездке Я. в такие клетки их жизнеспособность восстанавливается. Я. впервые наблюдал чеш. учёный Я. Пуркине (1825) в яйцеклетке курицы; в растит, клетках Я. описал англ, учёный Р. Броун (1831-33), в животных клетках - нем. учёный Т. Шванн (1838-39).

Обычно Я. в клетке одно, находится близ её центра, имеет вид сферич. или эллипсоидного пузырька (см. вклейку к стр. 321, фигуры 1-3, 5, 6). Реже Я. бывает неправильной (фигура 4) или сложной формы (напр., Я. лейкоцитов, макронуклеусы инфузорий). Нередки двух- и многоядерные клетки, обычно образующиеся путём деления Я. без деления цитоплазмы или путём слияния неск. одноядерных клеток (т. н. симпласты, напр, поперечнополосатые мышечные волокна). Размеры Я. варьируют от ~ 1 мкм (у нек-рых простейших) до ~ 1 мм (нек-рые яйцеклетки).

Я. отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой (ЯО), состоящей из 2 параллельных липопротеидных мембран толщиной 7-8 нм, между к-рыми находится узкое перинуклеарное пространство. ЯО пронизана порами диам. 60-100 нм, на краях к-рых наружная мембрана ЯО переходит во внутреннюю. Частота пор различна в разных клетках: от единиц до 100-200 на 1 мкм² поверхности Я. По краю поры располагается кольцо плотного материала - т. н. аннулус. В просвете поры часто имеется центр, гранула диам. 15-20 нм, соединённая с аннулусом радиальными фибриллами. Вместе с порой эти структуры составляют поровый комплекс, к-рый, по-видимому, регулирует прохождение макромолекул через ЯО (напр., вход в Я. белковых молекул, выход из Я. рибонуклеопротеидных частиц и т. п.). Наружная мембрана ЯО местами переходит в мембраны эндоплазматической сети; она обычно несёт белоксинтезирующие частицы - рибосомы. Внутр. мембрана ЯО иногда образует впячивания в глубь Я. Содержимое Я. представлено ядерным соком (кариолимфой, кариоплазмой) и погруженными в него оформленными элементами - хроматином, ядрышками и др. Хроматин - это б. или м. разрыхлённый в неделящемся Я. материал хромосом, комплекс ДНК с белками - т. н. дезоксирибо-нуклеопротеид (ДНП). Он выявляется с помощью цветной реакции Фёльгена на ДНК (фигуры 1 и 8). При делении Я. (см. Митоз) весь хроматин конденсируется в хромосомы; по окончании митоза большая часть участков хромосом опять разрыхляется; эти участки (т. н. эухроматин) содержат в основном уникальные (неповторяющиеся) гены. Другие участки хромосом остаются плотными (т. н. гетерохроматин); в них располагаются гл. обр. повторяющиеся последовательности ДНК. В неделящемся Я. большая часть эухроматина представлена рыхлой сетью фибрилл ДНП толщиной 10- 30 нм, гетерохроматин - плотными глыбками (хромоцентрами), в к-рых те же фибриллы плотно упакованы. Часть эухроматина также может переходить в компактное состояние; такой эухроматин считается неактивным в отношении синтеза РНК. Хромоцентры обычно граничат с ЯО или ядрышком. Есть данные о том, что фибриллы ДНП закреплены на внутр. мембране ЯО.

В неделящемся Я. происходит синтез (репликация) ДНК, изучаемый путём регистрации включённых в Я. меченных радиоактивными изотопами предшественников ДНК (обычно тимидина). Показано, что по длине хроматиновых фибрилл имеется множество участков (т. н. репликонов), каждый со своей точкой начала синтеза ДНК, от к-рой репликация распространяется в обе стороны. Вследствие репликации ДНК удваиваются и сами хромосомы.

В хроматине Я. происходит считывание закодированной в ДНК генетич. информации путём синтеза на ДНК молекул матричной, или информационной, РНК (см. Транскрипция), а также молекул др. типов РНК, участвующих в белковом синтезе. Спец. участки хромосом (и соответственно хроматина) содержат повторяющиеся гены, к-рые кодируют молекулы рибосомной РНК; в этих местах Я. формируются богатые рибонуклеопротеидами (РНП) ядрышки, осн. функция к-рых - синтез РНК, входящей в состав рибосом. Наряду с компонентами ядрышка в Я. есть и др. виды частиц РНК. К ним относятся перихроматиновые фибриллы толщиной 3-5 нм и перихроматиновые гранулы (ПГ) диам. 40-50 нм, расположенные на границах зон рыхлого и компактного хроматина. И те и другие, вероятно, содержат матричную РНК в соединении с белками, а ПГ отвечают её неактивной форме; наблюдался выход ПГ из Я. в цитоплазму через поры ЯО. Имеются также интерхроматиновые гранулы (20-25 нм), а иногда и толстые (40-60 нм) нити РНП, скрученные в клубки. В ядрах амёб имеются нити РНП, скрученные в спирали (30-35 нм X X 300 нм)', спирали могут выходить в цитоплазму и, вероятно, содержат матричную РНК. Наряду с ДНК- и РНК-содержащими структурами нек-рые Я. содержат чисто белковые включения в виде сфер (напр., в Я. растущих яйцеклеток мн. животных, в Я. ряда простейших), пучков фибрилл или кристаллоидов (напр., в ядрах мн. тканевых клеток животных и растений, макронуклеусах ряда инфузорий). В Я. обнаружены также фосфолипиды, липопротеиды, ферменты (ДНК-полимераза, РНК-полимераза, комплекс ферментов оболочки Я., в т. ч. аденозинтрифосфатаза, и др.).

В природе встречаются различные спец. типы Я.: гигантские Я. растущих яйцеклеток, особенно рыб и земноводных; Я., содержащие гигантские политенные хромосомы (см. Политения), напр, в клетках слюнных желез двукрылых насекомых; компактные, лишённые ядрышек Я. сперматозоидов и микронуклеусы инфузорий, сплошь заполненные хроматином и не синтезирующие РНК; Я., в к-рых хромосомы постоянно конденсированы, хотя ядрышки образуются (у нек-рых простейших, в ряде клеток насекомых); Я., в к-рых произошло дву-или многократное увеличение числа наборов хромосом (полиплоидия; фигуры 7, 9).

Осн. способ деления Я.- митоз, характеризующийся удвоением и конденсацией хромосом, разрушением ЯО (исключение - мн. простейшие и грибы) и правильным расхождением сестринских хромосом в дочерние клетки. Однако Я. нек-рых специализир. клеток, особенно полиплоидные, могут делиться простой перешнуровкой (см. Амитоз). Высокополиплоидные Я. могут делиться не только на 2, но и на много частей, а также почковаться (фигура 7). При этом может происходить разделение целых хромосомных наборов (т. н. сегрегация геномов).

Лит.: Руководство по цитологии, т. 1, М.- Л., 1965; Райков И. Б., Кариология простейших, Л., 1967; Р о б е ртис Э., Н о в'и н с к и и В., Саэс Ф., Биология клетки, пер. с англ., М., 1973; Ченцов Ю. С., Поляков В. Ю., Ультраструктура клеточного ядра, М., 1974; The nucleus, ed. A. J. Dalton, F. Haguenau, N. Y.- L., 1968; The cell nucleus, ed. H. Busch, v. 1-3, N. Y.- L., 1974.

И. Б. Райков.

ЯДРО (матем.), функция К(х, у), задающая интегральное преобразование
[ris]

к-рое переводит функцию Т (у) в функцию Ф(.г). Теория таких преобразований связана с теорией линейных интегральных уравнений.

ЯДРО (воен.), шаровидный сплошной снаряд ударного действия в гладкоствольной артиллерии. С сер. 14 в. Я. были каменные, с 15 в. железные, затем чугунные (для орудий большого калибра) и свинцовые (для орудий малого калибра). С 16 в. применялись зажигательные " калёные" Я. В 17 в. получили распространение снаряжавшиеся порохом полые разрывные Я.- снаряды (гранаты). Во 2-й пол. 19 в. в связи с заменой гладкоствольных орудий нарезными вышли из употребления.

ЯДРО АТОМНОЕ, центр, массивная часть атома, вокруг к-рой по квантовым орбитам обращаются электроны. Масса Я. а. примерно в 4*10³ раз больше массы всех входящих в состав атома электронов. Размер Я. а. очень мал (10-¹²- 10-¹³ см), что приблизительно в 10^s раз меньше диаметра всего атома. Электрич. заряд положителен и по абс. величине равен сумме зарядов атомных электронов (т. к. атом в целом электрически нейтрален).

Существование Я. а. было открыто Э. Резерфордом (1911) в опытах по рассеянию а-частиц при прохождении их через вещество. Обнаружив, что а-частицы чаще, чем ожидалось, рассеиваются на большие углы, Резерфорд предположил, что положит, заряд атома сосредоточен в малом по размерам Я. а. (до этого господствовали представления Дж. Томсона, согласно к-рым положит, заряд атома считался равномерно распределённым по его объёму). Идея Резерфорда была принята его современниками не сразу (гл. препятствием была убеждённость в неизбежном падении атомных электронов на ядро из-за потери энергии на электромагнитное излучение при движении по орбите вокруг Я. а.). Большую роль в её признании сыграла знаменитая работа Н. Бора (1913), положившая начало квантовой теории атома. Бор постулировал стабильность орбит как исходный принцип квантования движения атомных электронов и из него затем вывел закономерности линейчатых оптич. спектров, объяснявших обширный эмпирич. материал (Бальмера серия и др.). Неск. позже (в кон. 1913) ученик Резерфорда Г. Мозли экспериментально показал, что смещение коротковолновой границы линейчатых рентгеновских спектров атомов при изменении порядкового номера Z элемента в периодической системе элементов соответствует теории Бора, если допустить, что электрич. заряд Я. а. (в единицах заряда электрона) равен Z. Это открытие полностью сломало барьер недоверия: новый физ. объект - Я. а. оказался прочно связанным с целым кругом на первый взгляд разнородных явлений, получивших теперь единое и физически прозрачное объяснение. После работ Мозли факт существования Я. а. окончательно утвердился в физике.

Состав ядра. Ко времени открытия Я. а. были известны только две элементарные частицы - протон и электрон, В соответствии с этим считалось вероятным, что Я. а. состоит из них. Однако в кон. 20-х гг. 20 в. протонно-электронная гипотеза столкнулась с серьёзной трудностью, получившей назв. " азотной катастрофы": по протонно-электронной гипотезе ядро азота должно было содержать 21 частицу (14 протонов и 7 электронов), каждая из к-рых имела спин 1/2. Спин ядра азота должен был быть полуцелым, а согласно данным по измерению оптич. молекулярных спектров спин оказался равным 1.

Состав Я. а. был выяснен после открытия Дж. Чедвиком (1932) нейтрона. Масса нейтрона, как выяснилось уже из первых экспериментов Чедвика, близка к массе протона, а спин равен '/2 (установлено позже). Идея о том, что Я. а. состоит из протонов и нейтронов, была впервые высказана в печати Д. Д. Иваненко (1932) и непосредственно вслед за этим развита В. Гейзенбергом (1932). Предположение о протонно-нейтронном составе ядра получило в дальнейшем полное экспериментальное подтверждение. В совр. ядерной физике протон (р) и нейтрон (п) часто объединяются общим названием нуклон. Общее число нуклонов в Я. а. наз. массовым числом А, число протонов равно заряду ядра Z (в единицах заряда электрона), число нейтронов N - А - Z. У изотопов одинаковое Z, но разные А и N, у ядер-изобар одинаковое А и разные Z и N.

В связи с открытием новых частиц, более тяжёлых, чем нуклоны, т. н. нуклонных изобар (см. Резонансы), выяснилось, что они также должны входить в состав Я. а. (внутриядерные нуклоны, сталкиваясь друг с другом, могут превращаться в нуклонные изобары). В простейшем ядре - дейтроне, состоящем из одного протона и одного нейтрона, нуклоны ~ 1% времени должны пребывать в виде нуклонных изобар. Ряд наблюдаемых явлений (особенно ядерных реакций под действием частиц высоких энергий) свидетельствует в пользу существования таких изобарных состояний в ядрах. Помимо нуклонов и нуклонных изобар, в ядрах периодически на короткое время (10~²³- 10-²⁴ сек) появляются мезоны, в т. ч. легчайшие из них - я-мезоны (см. Пи-мезоны). Взаимодействие нуклонов сводится к многократным актам испускания мезона одним из нуклонов и поглощения его другим. Возникающие т. о. обменные мезонные токи сказываются, в частности, на электромагнитных свойствах ядер. Наиболее отчётливое проявление обменных мезонных токов обнаружено в реакции расщепления дейтрона электронами высоких энергий и 7-квантами.

Взаимодействие нуклонов. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, наз. ядерными. Это самые сильные из всех известных в физике взаимодействий (см. Сильные взаимодействия). Ядерные силы, действующие между двумя нуклонами в ядре, по порядку величины в сто раз интенсивнее электростатич. взаимодействия между протонами. Важным свойством ядерных сил является их изотопическая инвариантность, т. е. независимость от зарядового состояния нуклонов: ядерные взаимодействия двух протонов, двух нейтронов или нейтрона и протона одинаковы, если одинаковы состояния относит, движения этих пар частиц. Величина ядерных сил зависит от расстояния между нуклонами, от взаимной ориентации их спинов, от ориентации спинов относительно орбитального момента вращения и радиуса-вектора, проведённого от одной частицы к другой. В соответствии с этим различают ядерные силы центральные, спин-спиновые, спин-орбитальные и тензорные.

Ядерные силы характеризуются определённым радиусом действия: потенциал этих сил убывает с расстоянием г между частицами быстрее, чем г-², а сами силы- быстрее, чем г-³. Из рассмотрения физ. природы ядерных сил следует, что они должны убывать с расстоянием экспоненциально. Радиус действия ядерных сил определяется т. н. комптоновской длиной волны г₀ мезонов, к-рыми обмениваются нуклоны в процессе взаимодействия:

r₀ = h/tic, (1), здесь ц - масса мезона, ft - Планка постоянная, с - скорость света в вакууме. Наибольший радиус действия имеют силы, обусловленные обменом я-мезонами. Для них Го = 1, 41 ф (1 ф = Ю-¹³ см). Межнуклонные расстояния в ядрах имеют именно такой порядок величины, однако существ, вклад в ядерные силы вносят обмены и более тяжёлыми мезонами (л-, р-, ш-мезоны и др.). Точная зависимость ядерных сил между двумя нуклонами от расстояния и относит, вклад ядерных сил, обусловленных обменом мезонов разных типов, с определённостью не установлены. В многонуклонных ядрах возможны силы, к-рые не сводятся к взаимодействию только пар нуклонов. Роль этих т. н. многочастичных сила структуре ядер остаётся пока не выясненной. Размеры ядер зависят от числа содержащихся в них нуклонов. Средняя плотность числа р нуклонов в ядре (их число в единице объёма) для всех многонуклонных ядер (А > 0) практически одинакова. Это означает, что объём ядра пропорционален числу нуклонов А, а его линейный размер ~А. Эффективный радиус ядра R определяется соотношением:

R = аА^1/\ (2) где константа а близка к г₀, но отличается от него и зависит от того, в каких физ. явлениях измеряется R. В случае т. н. зарядового радиуса ядра, измеряемого по рассеянию электронов на ядрах или по положению энергетич. уровней \1-мезоатомов: а= 1, 12 ф. Эффективный радиус, определённый из процессов взаимодействия адронов (нуклонов, мезонов, сс-частиц и др.) с ядрами, неск. больше зарядового: от 1, 2 ф до 1, 4 ф.

Плотность ядерного вещества фантастически велика сравнительно с плотностью обычных веществ: она равна примерно 10¹⁴ г/см³. В ядре р почти постоянно в центр, части и экспоненциально убывает к периферии. Для приближённого описания эмпирич. данных иногда принимают след, зависимость р от расстояния г от центра ядра:

р(г) = р„/(1 + e^(r-^R" ^)/b. (3) Эффективный радиус ядра R равен при этом Ro +6.Величина Ъ характеризует размытость границы ядра, она почти одинакова для всех ядер (" 0, 5 ф). Параметр ро - удвоенная плотность на -" границе" ядра, определяется из условия нормировки (равенства объёмного интеграла от р числу нуклонов А). Из (2) следует, что размеры ядер варьируются по порядку величины от Ю-¹³ ел до Ю-¹² см для тяжёлых ядер (размер атома -~ Ю-⁸ см). Однако формула (2) описывает рост линейных размеров ядер с увеличением числа нуклонов лишь огрублённо, при значит, увеличении А. Изменение же размера ядра в случае присоединения к нему одного или двух нуклонов зависит от деталей структуры ядра и может быть иррегулярным. В частности (как показали измерения изотопич. сдвига атомных уровней энергии), иногда радиус ядра при добавлении двух нейтронов даже уменьшается.

Энергия связи и масса ядра. Энергией связи ядра Е_свв наз. энергия, к-рую необходимо затратить на расщепление ядра на отд. нуклоны. Она равна разности суммы масс входящих в него нуклонов и массы ядра, умноженной на с² (см. Относительности теория):

Есв = (Zm_p + Nm_n - М) с². (4)

Здесь Тор, Топ и М - массы протона, нейтрона и ядра. Замечательной особенностью ядер является тот факт, что Е_св приблизительно пропорциональна числу нуклонов, так что удельная энергия связи Е_св/А слабо меняется при изменении А (для большинства ядер Е св/А = = 6-8 Мэв). Это свойство, наз. насыщением ядерных сил, означает, что каждый нуклон эффективно связывается не со всеми нуклонами ядра (в этом случае энергия связи была бы пропорциональна А² при А1), а лишь с нек-рыми из них. Теоретически это возможно, если силы при изменённом расстоянии изменяют знак (притяжение на одних расстояниях сменяется отталкиванием на других). Объяснить эффект насыщения ядерных сил, исходя из имеющихся данных о потенциале взаимодействия двух нуклонов, пока не удалось (известно около 50 вариантов ядерного межнуклонного потенциала, удовлетворительно описывающих свойства дейтрона и рассеяние нуклона на нуклоне; ни один из них не может описать эффект насыщения ядерных сил в многонуклонных ядрах).

Независимость плотности р и удельной энергии связи ядер от числа нуклонов А создаёт предпосылки для введения понятия ядерной материи (безграничного ядра). Физ. объектами, отвечающими этому понятию, могут быть не только макроскопич. космич. тела, обладающие ядерной плотностью (напр., нейтронные звёзды), но, в определённом аспекте, и обычные ядра с достаточно большими А.

Зависимость? _ся от А и Z для всех известных ядер приближённо описывается полуэмпирич. массовой формулой (впервые предложенной нем. физиком К. Ф. Вейцзеккером в 1935):
[ris]

Здесь первое (и наибольшее) слагаемое определяет линейную зависимость Есв от А; второй член, уменьшающий Есв, обусловлен тем, что часть нуклонов находится на поверхности ядра. Третье слагаемое - энергия электростатич. (куло-новского) отталкивания протонов (обратно пропорциональна радиусу ядра и прямо пропорциональна квадрату его заряда). Четвёртый, член учитывает влияние на энергию связи неравенства числа протонов и нейтронов в ядре, пятое слагаемое 8(Л, Z) зависит от чётности чисел А и Z; оно равно:
[ris]

Эта сравнительно небольшая поправка оказывается, однако, весьма существенной для ряда явлений и, в частности, для процесса деления тяжёлых ядер. Именно она определяет делимость ядер нечётных по А изотопов урана под действием медленных нейтронов (см. Ядра атомного деление), что и обусловливает выделенную роль этих изотопов в ядерной энергетике. Все константы, входящие в формулу (5), подбираются так, чтобы наилучшим образом удовлетворить эмпирич. данным. Оптимальное согласие с опытом достигается при Е = = 14, 03 Мэв, а = 13, 03 Мэв, (3 = = 0, 5835 Мэв, у = 77, 25 Мэв. Формулы (5) и (6) могут быть использованы для оценки энергий связи ядер, не слишком удалённых от полосы стабильности ядер. Последняя определяется положением максимума Ав как функции Z при фиксированном А. Это условие определяет связь между Z и Л для стабильных ядер:

Z = Л(1, 98 + 0, 15Л²/³Г'. (7)

Формулы типа (5) не учитывают квантовых эффектов, связанных с деталями структуры ядер, которые могут приводить к скачкообразным изменениям Есв вблизи некоторых значений Л и Z (см. ниже).

Структурные особенности в зависимости Есв от А и Z могут сказаться весьма существенно в вопросе о предельном возможном значении Z, т. е. о границе периодич. системы элементов. Эта граница обусловлена неустойчивостью тяжёлых ядер относительно процесса деления. Теоретич. оценки вероятности спонтанного деления ядер не исключают возможности существования " островов стабильности" сверхтяжёлых ядер вблизи Z = 114 и Z = 126.

Квантовые характеристики ядер. Я. а. может находиться в разных квантовых состояниях, отличающихся друг от друга значением энергии и др. сохраняющихся во времени физ. величин. Состояние с наименьшей возможной для данного ядра энергией наз. основным, все остальные - возбуждёнными. К числу важнейших квантовых характеристик ядерного состояния относятся спин 1 и чётность Р. Спин / - целое число у ядер с чётным А и полуцелое при нечётном. Чётность состояния Р = ± 1 указывает на изменение знака волновой функции ядра при зеркальном отображении пространства. Эти две характеристики часто объединяют единым символом /^р или I+. Имеет место след, эмпирич. правило: для осн. состояний ядер с чётными Л и Z спин равен 0, а волновая функция чётная (1^Р = 0⁺). Квантовое состояние системы имеет определённую чётность Р, если система зеркально симметрична (т. е. переходит сама в себя при зеркальном отражении). В ядрах зеркальная симметрия неск. нарушена из-за наличия слабого взаимодействия между нуклонами, не сохраняющего чётность (его интенсивность по порядку величины ~ 10-⁵% от осн. сил, связывающих нуклоны в ядрах). Однако обусловленное слабым взаимодействием смешивание состояний с разной чётностью мало и практически не сказывается на структуре ядер.

Помимо I и Р, ядерные состояния характеризуются также квантовыми числами, возникающими вследствие динамич. симметрии ядерных взаимодействий. Важнейшей из них является изотопич. инвариантность ядерных сил. Она приводит к появлению у лёгких ядер (Z < = 20) квантового числа, наз. изотопическим спином, или изоспином. Изоспин ядра Т - целое число при чётном Л и полуцелое-при нечётном. Различные состояния ядра могут иметь разный изо-спин: Т > =(А - 22)12. Известно эмпирич. правило, согласно к-рому изоспины осн. состояний ядер минимальны, т. е. равны (Л - 22)12. Изоспин характеризует свойства симметрии волновой функции данного состояния ядра относительно замены р = n п. С изоспином связано существование изотопич. ядерных мультиплетов или аналоговых состояний у ядер с одним и тем же Л. Эти состояния, хотя и принадлежат разным ядрам (отличающимся по Z и N), имеют одинаковую структуру и, следовательно, одинаковые /^р и Т. Число таких состояний равно 2Т + 1. Легчайшее после протона ядро - дейтрон имеет изоспин Т = 0 и поэтому не имеет аналогов. Ядра ³iH и ³зНе образуют изотопич. дублет с Т = 1/2. В случае более тяжёлых ядер членами одного изотопич. мультиплета являются как основные, так и возбуждённые состояния ядер. Это связано с тем, что при изменении Z меняется кулоновская энергия ядра (она растёт с числом протонов), и, кроме того, при замене р = n на полной энергии ядра сказывается разность масс протона и нейтрона. Примером изотопич. мультиплета, содержащим как основные, так и возбуждённые состояния, является триплет с Т = 1: ¹⁴₆С (оси) - ^U₇N(2, 31 Мэв) -* ¹⁴₈О (оси) (в скобках указана энергия возбуждения). Полуразность числа нейтронов и протонов, наз. проекцией изоспнна, обозначается символом Тз. Для членов изотопич. мультиплета Тз принимает 2Т + 1 значений, отличающихся друг от друга на единицу и лежащих в интервале - Т^Тз ^ Т. Величина Тз для ядер определена так, что для протона Тз = - '/2, а для нейтрона Тз = + '/2. В физике же элементарных частиц протону приписывается положит, значение Тз, а нейтрону - отрицательное. Это чисто условное различие в определениях вызвано соображениями удобства (при избранном в ядерной физике определении Тз эта величина положительна для большинства ядер).

" Чистота" состояний лёгких ядер по изоспину велика - примеси по порядку величины не превосходят 0, 1-1%. Для тяжёлых ядер изоспин не является хорошим квантовым числом (состояния с разным изоспином смешиваются гл. обр. из-за электростатич. взаимодействия протонов). Тем не менее, ощутимые следы изотопич. симметрии остаются и в этом случае. Она проявляется, в частности, в наличии т. н. аналоговых р езонансов (аналоговых состояний, не стабильных относительно распада с испусканием нуклонов).