Propriedades da Força Nuclear
Todos os núcleos, exceto aqueles dos isótopos do
hidrogênio, têm mais de um próton. Então, deve existir, entre os
núcleons, uma interação atrativa mais intensa do que a interação
coulombiana repulsiva entre os prótons, para a mesma separação.
Na verdade, as forças nucleares são cerca de 100 vezes mais
intensas do que as forças elétricas.
Saturação
O gráfico de E / A contra A mostra que a energia de ligação
por partícula é aproximadamente constante para todos os núcleos,
exceto os mais leves.
Assim, a energia de ligação de um núcleo é aproximadamente
proporcional ao número de partículas desse núcleo.
Se cada partícula do núcleo interagisse com todas as outras
partículas, a energia de ligação deveria ser proporcional ao
número de pares de partículas, isto é, proporcional a ½ A ( A -
1 ), e como, para A grande, pode-se desprezar A em comparação a
A2, a energia de ligação deveria ser, sim,
proporcional a A2.
Esse resultado está em contradição com o resultado
experimental expresso no gráfico E / A contra A. A contradição
desaparece se se supõe que cada partícula do núcleo interage
apenas com um número limitado de outras partículas. Assim, à
força nuclear se atribui a propriedade de saturação.
Curto Alcance e Caroço Repulsivo
Se cada partícula do núcleo não interage com todas as
outras partículas, mas apenas com algumas partículas vizinhas, a
força nuclear deve ser de curto alcance.
Esse alcance é da ordem de 1 fm (10-15
m).
Para distâncias muito menores do que o alcance de 1 fm, a
interação nuclear é repulsiva. A existência desse caroço
repulsivo explica, por exemplo, o fato de que a distância média
entre núcleons é independente de A e o fato de que o volume
nuclear é proporcional a A.
Independência da Carga
A interação nuclear é independente da carga elétrica, isto
é, atua igualmente entre dois prótons (interação p-p), entre
dois nêutrons (interação n-n) e entre um próton e um nêutron
(interação p-n).
A estabilidade do dêuteron, o núcleo com um nêutron e um
próton, permite concluir que existe interação nuclear entre
nêutrons e prótons.
O número de nêutrons cresce mais rapidamente que o número
de prótons para núcleos estáveis não muito pequenos. Isto
permite concluir que existe interação nuclear entre nêutrons.
Com o crescimento do número de prótons, cresce o efeito
antiestabilizante da repulsão coulombiana. Esse crescimento só
pode ser contrabalançado pelo crescimento do efeito
estabilizante da interação nuclear. Como cada núcleon interage
apenas com um número limitado de outros núcleons, o excesso de
nêutrons só pode contribuir para o crescimento do efeito
estabilizante se existe interação nuclear entre nêutrons.
Para núcleos estáveis pequenos, o número de nêutrons cresce
junto com o número de prótons. Este fato, mais a existência de
interação nuclear entre nêutrons, permite concluir que existe
interação nuclear também entre prótons e com a mesma
intensidade.
Se não existisse interação nuclear entre prótons ou se a
interação nuclear entre nêutrons fosse mais intensa do que a
interação nuclear entre prótons, os núcleos estáveis pequenos
deveriam conter um número maior de nêutrons do que de prótons e
não um número aproximadamente igual de nêutrons e prótons como,
realmente, acontece.
A independência da carga nas interações nucleares é,
também, corroborada pelo fato de que os resultados dos
experimentos de espalhamento de prótons pelo núcleo são
idênticos aos resultados dos experimentos de espalhamento de
nêutrons.
Caráter Não Central
A interação nuclear depende da orientação dos spins dos
núcleons relativamente à reta que passa pelos núcleons.
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