第四章核结构VIP免费

第四章核结构《原子核物理学》第四章核结构陈忠制什么叫模型？模型就是奥地利的火车时刻表。奥地利的火车经常晚点，乘客问列车员：“你们干吗还要时刻表？！”列车员回答：“有了时刻表才知道火车的晚点呀！”韦斯科夫《原子核物理学》第四章核结构陈忠制引言核模型问题：原子核内各组分的运动规律如何？在原子内，相互作用力是库仑力，电子是运动的主要承担者，电子与核之间的想到作用对运动的影响是决定性的，相对来说问题容易解决。核内核子数较多，不可能象两体问题那样求解；核子数不是很多，不能用统计方法；核子间没有一个中心，无法用有效的近似方法。到目前为止，无法从第一性原理出发来解决核内的核子运动问题。自1932年以来，人们提出各种核的结构模型，对核子的运动作近似的唯象的描述，但某个模型往往只能反映某一方面的特性。《原子核物理学》第四章核结构陈忠制费米气体模型：视核子为类似气体分子的费米子,则核可视为费米气体.由于质子与中子有电荷的差异,它们的核势阱不相同.壳模型：自然界存在着一系列幻数核，在势阱中加入了自旋-轨道耦合项集体模型：壳模型的基础上，认为核可以形变，并产生转动和振动等集体运动。《原子核物理学》第四章核结构陈忠制§4_1费米气体模型(最早的独立粒子模型)视核子为类似气体分子的费米子,则核可视为费米气体.由于质子与中子有电荷的差异,它们的核势阱不相同.中子和质子的核方阱nFE,0V0BCE中子pFE,费米能级库仑势垒质子nFE,0V0B图中B́�为实验测得的结合能,费米能级为基态时核子最高能级的位置).质子阱的底比中子阱高出Ec,质子阱的上面多出一个库仑势垒.外来质子要穿过这个势垒需要较高的能量,或靠“隧道效应”穿过.势阱内有一定的分立能级(图未画出).每个能级上可有两个核子,自旋方向一上一下.《原子核物理学》第四章核结构陈忠制3,2,1,8222nmdhnEn)(823222122nnnmdhEn3,2,1111nnn、、此前知道,质量为m的粒子在宽度为d的势阱中的能量为:将上式推广到三维,则边长为d的正方体势阱的能量为：与一维相比较,其简并度提高了.三维势阱只有一个基态：(1,1,1);但第一激发态(能量相同)却有三个：(2,1,1)、(1,2,1)、(1,1,2).随着能量的增大,简并度也随之增高.《原子核物理学》第四章核结构陈忠制§4_2核的壳层模型引言元素周期表中,每一惰性气体的出现意味着某特定壳层的闭合.Z＝2,10,18,36,54…时元素最稳定.这些数(幻数)在原子的壳层结构中得到圆满的解释.1930年后,有关原子核的实验事实不断显示,自然界存在着一系列幻数核,即当质子数Z或中子数N等于下列数之一时,原子核特别稳定：2,8,20,28,50,82,126.人们猜想核是否也表现为壳层结构,但困难重重,主要有以下原因：1)缺乏物理基础.原子内有一个相对固定中心即原子核,电子在以核为中心的势场中独立运动.由此出发,通过求解薛定谔方程并考虑到泡利原理后即得到壳层结构.但这一物理思想在核内却缺少根据.《原子核物理学》第四章核结构陈忠制21lj但实验事实不断地支持幻数的存在,使得人们重新考虑核的壳层结构.正在上负在下,次序正好与原子的情况相反.分裂的大小随l的增大而增大.2)有人曾假定核子在某些势阱中运动,并求解薛定谔方程,但却得不到与实验相符的幻数.3)当时核的液滴模型已获得成功(解释了核结合能与核子数成正比的实验事实。玻尔于1936年用于成功计算核反应截面,于1939年用于解释核裂变).1949年,迈耶尔和简森用壳层模型成功地解释了幻数.在势阱中加入了自旋-轨道耦合项,这是算出50、82、126这三个幻数的关键.正是自旋-轨道耦合项引起了能级的分裂.原来以l表征的能级都一分为二(l＝0除外)：《原子核物理学》第四章核结构陈忠制一、实验依据1、核素丰度在自然界中，4He,16O,40Ca,60Ni,88Sr,90Zr,120B́a,140Ce,208Pb的含量明显比其附近核素的含量多；它们的质子数或中子数或二者都是幻数。在稳定核素中，中子数N=20,28,50,82的中子素最多《原子核物理学》第四章核结构陈忠制质子数Z=20,28,50,82的稳定同位素的数目比紧邻的元素多2、结合能的变化中子结合能为幻数时极小基于液滴模型的总结合能在中子数或质子数为幻数时，与...