原子核的直观结构.doc

原子核的直观构造
　　关键词：核键核子环次中子
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　　〔nnnengineer，,lianinghina11100子和中子较均匀地相间排列成键，然后首尾相连而构成的核子环，围绕其自身的轴线高速转动而形成的壳层构造的带电液滴球核。由于核子都集中在核子环上，因此核内是空心的，即原子核具有空虚的质心。核环转动形成的球形核就象乒乓球一样，形成的椭圆形核就象蛋壳一样。核环的成环张力是由核子环上所有质子互相推斥提供的。这样，原子核外观表现为质子间的较大库仑斥力，使核环伸张，内观那么表现为核子间的核力，这种强力使核子一个拉着一个，使核收缩，从而产生核的外表张力，但核的外表张力远大于质子间的斥力，之所以能维持平衡，是因为核力具有饱和性的缘故。另外，因核的转动使核子产生离心力。原子核内的斥张力及离心力同核的外表张力的互相抗衡，维持着原子核空间构造的相对稳定存在。
　　在核子环上，每个核子只与它两侧的核子有核力作用，形成两个核键达饱和，而与其它的核子一般不再有核力作用。这就是核力在原子核内的饱和性，正由于这种饱和性，使原子核这个多体体系的性质从复杂归于简单、单一，核子环成为环上任一核子运动的平均常
　　三、原子核的运动形式
　　原子核的核环上质子均匀排列的空间有序性，与核外电子的规那么排布相联络。核子环的自转是环上所有核子独立运动有矢量和，即单粒子运动必须服从或效劳于统一的整体转动，这是综合模所描绘的——核子在核内单粒子运动与集体运动相耦合。原子核作为一个微观量子体系，核子环的集体转动并非像流体那样作非旋转动，它的集体转动是指原子核势场空间取向的变化。〔2〕
　　由于核子环整体向一定方向自转〔顺时针或逆时针〕，质子也都相应做环系运动，从而产生环系电流，这样就使原子核中显示出质子的正电挪动性——质子流。因此，它们的统一运动产生了一样的磁场，这样核环就有了较固定的旋轴线——核轴线〔沿磁极方向，就象地磁线一样〕。中子也同样产生中子流，中子流与质子流，它们占据着各自的量子轨道〔能级〕，虽然通过核子——核子互相作用，不断地交换着能量、动量和角动量，但它们大体上保持着相对的独立性，即从总体上看，它们近似地保持着原来的运动状态，这正是独立粒子模型，即壳模型所描绘的。核子的高能级轨道是与轴线垂直的核的腰部，核子的低能级轨道是轴线附近的核的端部。这样，核内核子表现出两重性——粒子空穴性，核内核子的填充状态是一种轨道运动的几率分布，不再以费米面作为占据或空缺的自然分界限，这是引入准粒子时所描绘的。而核子环转动所形成的相对薄的外表及核子环的变形使核物质有低的可压缩性，正是液滴模型的两个根本假设。〔3〕
　　核子环上的核子大体上可看成是在同一个平面上，圆面的转动形成了旋转球体的原子核。核环上的核子时时刻刻都在平衡形状附近做或强或弱的形状振动，这种振动从外观上看是原子核体积不怎么变化的外表振动。假如因个别核子的动能〔破坏核环形状的〕太大，迫使核环发生形变，分开原来的平衡形状，成为椭圆环，它们在转动时就成为椭球体，这样就形成了某些原子核电荷分布的非球对称，而是具有旋转椭圆球的对称性。正是由于核子绕轴线转动形成的对称性，使核子在轨道上运动具有如下特点：在同一能级的轨道上，可能运动着核子环上对应着的一对质子或一对中子。也就是说，在同一量子轨道上运动着一对核子。
　　四、原子核的稳定性
　　在原子核中，质子与中子的有机组合构成了原子核真实的直观构造。在核环上有多少个核子，就应有多少个核键，如12核环上有12个核键，13那么有13个核键。这些核键是一个统一的整体，破坏一个原子核，必须给予其核子环上应有的假设干个核键的总能量——总结合能e总。
　　一些稳定的原子核〔包括基态核〕的平面直观构造〔可能的轴线〕如下列图所示：
　　helilibe
　　同它们构造相似的又如12、13、14n、15n、16、17、20ne、23na、32s、40a等等。
　　一般情况下，原子核最稳定的构造是中子与质子均匀相间排列的核子环，且n=z。它们是“具有高度的中子-质子对称性的球形自轭核〞，它们的核环上任一核子都到达了完全饱和键态，中子与质子结合得很严密，电荷分布为球对称，如奇奇核14n和偶偶核16等。在这样的核环上参加〔或去掉〕一个或几个中子成键，在核环一处或几处出现了剩余互相作用，即一样核子间出现了不饱和核力，核圆环可能因此变形为椭圆环，从而形成了近球形核。以上正是平均场理论所描绘的。〔4〕
　　对于中子数多于质子数较多的中等核及重核，它们的核环上可每相隔两个中子再排列一个质子，形成的核也是稳定的，即z≤n≤2z。但核环上最多一处可排列三个相连的中子，