ન્યુક્લિયર બળ સમજાવીને તેના લક્ષણો જણાવો

પરમાણુના કેન્દ્રીય સૂક્ષ્મ ભાગને ન્યુક્લિયસ કહે છે. ન્યુક્લિયસમાં ધન વિદ્યુતભારિત પ્રોટોન અને વિદ્યુતભાર વિહીન એવા ન્યૂટ્રૉન હોય છે.

પ્રોટૉન-પ્રોટૉન વચ્ચે કુલંબ અપાકર્ષણ બળો લઘુ અંતર તેમજ ગુરુ અંતરો માટે લાગતાં હોય છે. તેમ છતાં ન્યુક્લિયસના વિસ્તારમાં તેઓ એકબીજા સાથે જકડાઈને રહે છે.

જે સૂચવે છે કે, ન્યુક્લિયસમાંના ન્યુક્લિયોન વચ્ચે કોઈ બીજું આકર્ષણ પ્રકારનું બળ હોવું જોઈએ કે જે કુલંબ અપાકર્ષણ બળની અસરને સમતોલી અંતે તેમને ન્યુક્લિયસમાં જકડી રાખી શકે તેટલું પ્રબળ હોવું જોઈએ. ન્યુક્લિયસમાં બે પ્રોટૉન વચ્ચે કે બે ન્યૂટ્રૉન વચ્ચે કે પ્રોટૉન અને ન્યૂટ્રૉન વચ્ચે જે પ્રબળ આકર્ષણ બળના લીધે પ્રોટૉન અને ન્યૂટ્રૉન એક સાથે જકડી રહેતાં હોય તે બળને ન્યુક્લિયર બળ અથવા સ્ટ્રોંગ બળ કહે છે.

ન્યુક્લિયોન દીઠ બંધનઊર્જાની અચળતા, લઘુઅંતરી બળના પદમાં સમજી શકાય છે.

$1930$ થી $1950$ વચ્ચે થયેલા પ્રયોગો પરથી પ્રાપ્ત થયેલાં ન્યુક્લિયર બળના લક્ષણો નીચે મુજબ છે :

$(i)$ ન્યુક્લિયર બળ, વિદ્યુતભારો વચ્ચે લાગતાં કુલંબ બળ અને દળોના કારણે લાગતાં ગુરુત્વ બળ કરતાં ઘણું પ્રબળ છે. તેથી જ તે ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટૉન અને ન્યૂટ્રોનને જકડી રાખે છે.

ગુરુત્વ બળ એ કુલંબ બળ કરતાં ઘણું નિર્બળ છે.

$(ii)$ બે ન્યુક્લિયોન વચ્ચેનું ન્યુક્લિયર બળ તેમની વચ્ચેના કેટલાંક ફેસ્ટોમીટર કરતાં વધુ અંતરે ઝડપથી ઘટીને શૂન્ય થાય છે. આને કારણે મધ્યમ કે મોટા કદના ન્યુક્લિયસ બળોની સંતૃપ્તતા થાય છે, જે ન્યુક્લિયોન દીઠ બંધનઊર્જાના અચળત્વ માટેનું કારણ છે.

બે ન્યુક્લિયોન વચ્ચેની સ્થિતિઊર્જાનો અંતરના વિધેય તરીકેનો આલેખ આશરે આકૃતિમાં દર્શાવ્યો છે.

આલેખ પરથી $rs = 0.8\,fm$ માટે સ્થિતિઊર્જા લઘુતમ છે. આનો અર્થ એ થાય કે $0.8\,fm$ કરતાં વધારે અંતરો માટે બળ આકર્ષણ પ્રકારનું અને $0.8\,fm$ કરતાં ઓછા અંતરો માટે બળ અપાકર્ષણ પ્રકારનું છે.

$(iii)$ ન્યૂટ્રૉન-ન્યૂટ્રૉન વચ્ચેનું, પ્રોટૉન-પ્રોટૉન વચ્ચેનું અને પ્રોટૉન-ન્યૂટ્રૉન વચ્ચેનું ન્યુક્લિયર બળ લગભગ સમાન છે.

ન્યુક્લિયર બળનો આધાર વિદ્યુતભાર પર નથી. એટલે કે, આ બળ લાગવા માટે કણ પર વિદ્યુતભાર હોવો જરૂરી

નથી.

આ બળ માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ બળની માફક આકર્ષણ પ્રકારનું જ છે.

ન્યુક્લિયર બળનું કોઈ સરળ ગાણિતિક સ્વરૂપ નથી.