Эту ситуацию надо иметь в виду, когда мы обращаемся к проблеме
строения атомных ядер.
Эмпирические данные как о зарядах и массах этих ядер, так и о
самопроизвольных и вызванных возбуждением ядерных превращениях,
приводят, как мы видели, к предположению, что все ядра построены
из протонов и электронов. Однако как только мы начинаем более близко
исследовать строение даже простейших ядер, существующая формулировка
квантовой механики оказывается существенна недостаточной.
Например, она совершенно неспособна объяснить, почему четыре
протона и два электрона, удерживающиеся вместе, образуют стабильное
ядро гелия. Здесь мы, очевидно, находимся вне области применимости
любого формализма, основанного на предположении о
точечных электронах, как это явствует из того факта, что размеры
ядра гелия, полученные из рассеяния
-лучей
в гелии, оказываются
одного порядка величины с классическим диаметром электрона.
Именно это обстоятельство наводит на мысль, что стабильность ядра
гелия неразрывно связана с ограничением, накладываемым на
классическую электродинамику существованием и стабильностью самого
электрона. Однако это значит, что никакой прямой подход к этой
проблеме, основанный на обычных аргументах соответствия, невозможен,
по крайней мере в отношении поведения внутриядерных электронов.
Что же касается поведения протонов, ситуация существенно иная,
поскольку их сравнительно большая масса позволяет однозначно
использовать концепцию пространственной координации даже в пределах
ядерных размеров. При отсутствии общей последовательной теории,
объясняющей стабильность электрона, мы, конечно, не можем сделать
какую-либо прямую оценку сил, которые удерживают протоны в ядре
гелия; но интересно заметить, что освобождаемая при образовании
ядра энергия, вычисленная из так называемого дефекта массы с
помощью соотношения Эйнштейна, согласуется с энергией связи протонов,
которую можно ожидать, согласно квантовой механике, из известных
размеров ядер. В самом деле, это согласие показывает, что значение
отношения масс электрона и протона играет фундаментальную роль в
вопросе стабильности атомных ядер. В этом отношении проблема строения
ядер проявляет характерное отличие от строения внеядерных электронных
конфигураций, поскольку стабильность этих конфигураций существенно
независима от этого отношения масс. Когда мы переходим от ядра
гелия к более тяжёлым ядрам, проблема строения ядра становится всё
более сложной, хотя некоторое упрощение предоставляет то
обстоятельство, что
-частицы
могут рассматриваться в значительной
степени как отдельные, реально существующие образования,
входящие в состав этих ядер. На эту мысль наводят не только
общие факты о радиоактивности, но и то, что добавочные
дефекты массы, выраженные правилом Астона целочисленных атомных
весов изотопов, малы.
