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文檔簡介

1、什么是模型?模特是奧地利的火車時刻表。奧地利的火車經常誤點,乘客們問列車員:“為什么需要時刻表?”售票員回答說。“要有時間表才能知道火車的誤點!”V.F.Weisskopf,5原子核模型,關于原子核結構的理論面臨兩個重要問題:1 .核力的性質問題;使用楊紫動力學。因此,今天有關原子核結構的理論大部分是反相理論。也就是說,在特定實驗事實的基礎上,對原子核進行某種模型假說,描述和解釋原子核的某些性質,通過實驗驗證其正確性,不斷修改和完善。1 .費米氣體模型,氣體模型是E.Fermi在1932年提出的最原始人獨立粒子模型。他把原子核(中子和質子)看作幾乎沒有相互作用的氣體分子,將原子核簡化為球體,使

2、原子核在其中運動,并遵守Pauli不相容原理。每一個核都充當由另一個核形成的總力場,好像都在一個勢阱中。因為核是費米子,所以核可以看作費米子,所以制約原子核中子運動的主要因素是Pauli不相容原理。(阿爾伯特愛因斯坦,Northern Exposure,原子核)中子和質子有電荷差異,因此原子核的形狀和深度各不相同。實驗測量的結合能,基態中核的最高能級位置,費米能級費米半徑能量狀態數,能量狀態數為1/8球體體積,D為勢阱寬度,三維勢阱只有一個基態:(1,1,1);但是,第一個引用狀態(能量相同且簡潔)有三種:(2,1,1)、(1,2,1)和(1,1,2)。隨著能量的增加,簡潔也隨之提高。中子數費

3、米能,在每個能量狀態下,有兩個粒子,原子核體積,原子核的最大動量原子核的平均動能原子核的平均動能,對稱能量設定Z-N=原子核平均動能,氣體模型的成功是可以證明質子數和中子數相同的原子核是最穩定的。這個結論與事實相符。此外,用氣體模型計算的核深度與其他方法的結果相似。但是這個模型不考慮核之間的強大相互作用,太簡單了,很難解釋后來發現的很多新事實。2 .外殼模型、原子核外殼模型是邁爾夫人和簡森(J.H.D.Jensen)在1949年分別獨立提出的。在此之前,關于原子核的實驗事實不斷積累,1930年后不久,我想到原子核的結構可以從原子外殼的結構中借用。因為自然界中存在一系列幻核。也就是說,當質子和中

4、子的數量分別等于幻數時,原子核特別穩定。這與元素的周期性很相似,原子的殼結構理論是基于周期性這一事實。但是,最初的嘗試失敗了。人們在核子運動中解了薛定諤方程,但沒有得到實驗這樣的幻數。此外,觀念與外殼模型相反的水滴模型也相當成功,對外殼模型自然采取了否定態度。之后,支持幻核存在的實驗事實不斷增加,無論是氣體模型還是水滴模型,都無法說明這一事實。到1949年,邁爾和簡森在權力井中添加了自旋軌道耦合,所以終于成功地解釋了幻數,計算了與實驗完全一致的結果。1,提出的依據:核素豐度:自然界中4HE,16O,40ca,60ni,88sr,90zr,120ba,140ce,208pb的含量遠遠超過附近核素

5、的含量。穩定核素中中子數N=20,28,50,82的中子最多。質子數Z=20,28,50,82的穩定同位素數比緊鄰的元素多。中子結合能是指原子核俘獲中子并釋放的能量。實驗表明,如果原子核的中子數為8,20,中子耦合可能小于相鄰的原子核。這表明幻數核具有更好的穩定性,對質子數為幻數的核俘獲質子的情況也是如此。(莎士比亞、溫斯頓、質子、質子、質子、質子、質子、質子、質子),液滴模型建立的半經驗公式和核結核能量的實驗數據基本上隨著核數的變化而平滑。它反映了核的平均特性,對于某些特殊核的特性,沒有反映液滴模型。因此,中子數或質子數等于幻數時,液滴模型的半經驗公式與實驗結果相差很大。Bexp比Bth大得

6、多,這表明幻核比一般原子核更堅硬。Pb的第一個發生狀態,衰變的能量可以對大多數放射性元素直線連接同一元素的各種同位素的衰變,其斜率為負值。但是,在A209213范圍內,Bi、Po、At、Rn出現異常,吳宣儀傾斜變為正數。這個可用中子數N126被解釋為幻數。最后中子的結合能,電死矩Q隨著奇數中子數或奇數質子數的變化而變化,2,基本思想:與原子的核外電子的運動相比,如果原子核具有殼結構,就必須滿足以下幾個要求。原子核的各能量級,可以內納的原子核數有一定的限制。原子核對類似于球體的原子核有心的平均場。(阿爾伯特愛因斯坦,Northern Exposure,核)每個核的運動幾乎是獨立的。兩個假設:原子

7、核沒有與原子相似的心力場,但我認為仍然存在這樣的平均場。也就是說,原子核的每個核在剩余(A-1)核的平均球對稱勢場(磁協商場)內運動。核的平均自由過程很短,但pauli不相容原理限制了同一能量級的核數。也就是說,核徐璐碰撞的可能性不是很高,認為核在進行獨立運動。質子和中子從低能級到高能級,分別按照自己的軌道排列,原子核的自旋和軌道有很強的耦合。3,理論計算:選擇使用Schrodinger方程計算單個粒子能量水平的晶體力場。通過對正交勢阱、Woods-Saxon勢阱、諧振勢阱、上述兩個勢阱能量的調查,可以看出,即使在邊界上分別使用這兩個勢阱,如果在中間使用插值方法,我們也不能得到所有的幻數,但只

8、能得到前三個2,8,問題的本質是勢阱的邊界也很重要,但是勢阱的邊界也很重要。(2) 2,(6) 8,(10),(2) 20,(14) 34,(6) 40,1949年梅爾和詹森在勢阱中添加了自旋,順序,柱頭核子數在50以下時質子和中子的能量等級相同。但是如果原子核超過50個,質子和中子的能量差距就會擴大,排序順序也會發生變化。殼理論預言,82以后的質子幻數可能是114。126以后的中子幻數為184。并且理論上預測,質子數為114、中子數為184的核是雙幻核,其核及其附近的核可能具有相當的穩定性。它們比普通的中核重,所以被稱為超重核。但是實驗中還沒有發現。這也是未來核物理的重要研究方向。4,應用殼

9、模型:1。關于原子核基態的自旋和宇稱的說明閉合殼內的核對角動量的貢獻為零,因此閉合殼外有核(或層內有一個孔)的原子核的基態自旋和宇稱取決于這個核(或空穴)。偶數中子或偶數質子對角動量沒有貢獻。偶核的基態自旋必須為0,叫正。氣A核的基態自旋和宇稱取決于最后的那個核。奇核的自旋和宇稱取決于最后一個中子和最后一個質子之間的結合,自旋必須是整數。2 .原子核的紀寧狀態磁矩的預測偶核的紀寧狀態自旋為零,因此磁矩為零。氣A核,磁矩由最后一個核的角動量(單粒子模型)I=j確定。因為:奇數A核gl=1,GS=5.58奇數中子的奇數A核gl=0,GS=-3.82,奇數Z核的磁矩隨著自旋而變化。當你知道Schmi

10、dt線,Schmidt線,奇數N核的磁力矩器A核的自旋時,通過磁矩測量,你可以根據Schmidt線確定這個原子核最外層核的軌道角動量和原子核的宇稱。3 .原子核的基態電射極矩的預測單粒子殼模型:氣A原子射極矩完全由最外層的核決定。奇數中子不會充電,因此不會產生電、四極矩。在奇數Z偶N核的整個殼外,P個質子在角動量為J的能量級時,計算如下:雙幻1質子,4。原子核殼模型的其他應用原子核衰變的轉移級二次原子核的轉移概率的定性說明表明,核反應對原子核的低發生狀態自旋和宇明的說明核有平均場,核在平均場獨立運動,有強自旋-軌道。殼模型在幻數附近的應用比較好,離幻數較遠的原子核的應用有一定的困難。科學家在人

11、工硅同位素中發現了新的物理“幻數”2005.6.16,英國和美國的科學家在16日出版的自然雜志上報道,人工硅同位素的性質證明了14度驚人的物理“幻數”。原子核由質子和中子組成,如果質子或中子是特定的數字,或者兩者都匹配,那么原子核就很穩定,科學家稱之為“幻數”。到目前為止,發現的幻數是2,8,20,28,50,82,126。自然界中廣泛存在的氦、氧、鈣、鎳、錫、鋁的質子、中子都符合魔法條件。這些元素很穩定,因為這些原子核的質子和中子集體填充了某些能量級,而非有理核轉移到更高的能量級。但是被發現有其他幻數。英國薩里大學和美國佛羅里達州立大學的科學家在這份最新報告中指出,放射性人造硅同位素硅42有

12、14個質子,28個中子,結構非常穩定,似乎有雙份。研究人員指出,8到20之間有一些小的能量級,但能量級的差異不大,無法表示幻數。這也是為什么普通質子和中子都是14的硅沒有其他“神奇元素”那么穩定的原因。但是科學家們指出,隨著原子核數量的增加,核的相對能量級可能會發生變化。他們認為人造硅42比普通硅核多14個中子,因此成為14度幻數。(比爾蓋茨,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力)科學家們說,尋找幻想數對開發許多“多中子同位素”非常重要。理解原子核的能量級結構也是對楊紫理論的考驗,對理解發生一系列核反應的超新星爆炸也很重要。恒星的爆炸和

13、死亡創造了所有比鐵更重的元素。爆炸過程中釋放出大量中子,與原子結合,短暫出現了類似硅42的“多中子同位素”。,3 .集體模型、殼模型很好地說明了大部分核基態的自旋和宇稱,核的紀寧狀態磁矩也能得到與實驗大致一致的結果。但是對電歷史劇力矩的預測與實驗值大不相同。對核級間轉移率的計算也遠低于實驗值,因此導致核的集體模型的誕生。(莎士比亞,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力,原子力),集體模型是1953年A.Bohr和B.B.Mottelson提出的。在他們之前,L.J.Rainwater1950年指出,具有大電極矩的核(牛)不是球形,而是原子被核永久變形。原子核內的大部分核都在核里,核也

14、占據了大部分電荷,因此即使發生小的形變,也會產生相當大的偶極矩。基于這個思想,玻爾和莫特森提出了集體模型。他們指出,不僅要考慮核的單一運動,還要考慮核的集體運動。集體模型(綜合模型)實際上是原子核中單一粒子運動和集體運動的統一描述的反現象理論。群組模型:以殼模型為基礎。也就是說,核在平均場中獨立移動,并形成殼結構。同時,原子核會變形,引起旋轉和振動等集體運動。原子核變形的原因:殼核的概率分布不是球形對稱的,核發生非球形變化,但變化較少。殼核的運動使整個殼核產生一定的力作用(極化作用),從而使核心變化變形。偶核的低激發能量準則雙幻核附近:粒子能量準級殼模型可以解釋為離雙幻數核稍遠。振動能量級具有諧振子能量級的特征離雙幻方水核很遠。旋轉能量級是雙原子分子的旋轉能量級的特征,60A150 190A220,150A190 220A,原子核的旋轉和振動,原子核的勢能和形變的關系,原子核的旋轉:原子核的勢能場的方向與空間變化引起的旋轉不同,或者說,原子核的旋轉不同于剛體的旋轉,也就是說,原子核的旋轉使原子核受到一定的離心力,能量水平低時旋轉緩慢,離心力小,可以忽略。能量水平越高,旋轉越快,離心力越大,產生的變形也越大,轉動

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