Model de coji nucleare

8. Modelul cojilor nucleari

Studiile experimentale au relevat anumite schimbări nuclee atomice în periodicitatea caracteristicilor individuale (cum ar fi energia de legare, înapoi, momentele magnetice ale paritate, unele caracteristici ale α- și β-degradare) la sol și stările excitate ale nucleelor ​​atomice. Această frecvență (Fig. 8), modelul picătură al nucleului nu a fost capabil să descrie.






Periodicitatea menționată este similară cu periodicitatea proprietăților cochililor de electroni ale unui atom și este determinată de numărul magic al neutronilor și protonilor:

2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184 (a)

2, 8, 20, 28, 50, 82, 114 (A)

Primul termen V0 (r) descrie câmpul simetric central creat de toți nucleonii nucleului. Al doilea termen V1 (r) () descrie interacțiunea spin-orbită a nucleonului. Al treilea termen descrie interacțiunea reziduală dintre nucleonii tipului de forță pereche și caracterizează abaterea de la câmpul auto-consecvent produs de V0 (r) și V1 (r) ().
Un pas crucial în dezvoltarea modelului shell a fost înțelegerea că interacțiunea spin-orbită nucleonilor în domeniul mediu al nucleului conduce la divizarea nivelelor cu valoarea j pe două nivele, cu j = l ± 1/2, unde j - învârtire nucleon, l - orbital moment al nucleon.
Amplitudinea despicării pe orbită de spin este determinată de relație

l j = ± 1/2 - potențial, cu interacțiunea spin-orbită, în termen de o coajă degenerării din totalul unghiulare nucleon impuls j, care în funcție de orientarea spinului nucleon la o valoare dată ia 2 l eliminate. Este de stat divizat cu orbitala impuls l unghiular pe două state cu diferite orientări reciproce și un cuplu de spin. Nivelul scăzut de energie scade la j = l + 1/2, deoarece interacțiunea puternică cu restul nucleonilor în acest caz nucleon.
Schema de nivele nucleare unice ale particulelor cu posibilitate de despicare a ls este prezentată în Fig. 15.


Fig. 15. Nivelele unice ale particulelor într-un potențial coș sâmbătă Woods-Saxon sferic: în stânga - fără a se ține seama de interacțiunea centrifugală pe orbită, în dreapta - cu permisiunea. Parantezele curry combină nivelele care intră într-o singură cochilie a oscilatorului.

Mărimea diviziunii pe spin-orbită este cea mai mare, cu atât este mai mare l. Pornind de la nivelul 1g, apoi 1h, etc. Spargerea orbitală spinată a lui ls devine comparabilă cu distanța dintre cochiliile oscilatorului vecine.
Numărul de nucleoni de un fel pe subsolul nlj este egal cu vj - numărul de proiecții ale nucleonului j pe axa z:

Stările nucleului din modelul cu coajă de particule sunt determinate de aranjamentul nucleonilor pe subshell-urile cu particule unice și se numesc configurații. Starea de bază a nucleului corespunde localizării nucleonilor pe cele mai joase subsheluri.






Se arată în figura 15. Aceeași secvență de niveluri pentru protoni și neutroni până la Z = N = 50. Când Z și N, mai mare de 50, succesiunea de straturi și ordinea de umplere pentru protoni și neutroni sunt diferite.
Poziția energetică a subsolurilor nucleare și, în consecință, secvența umplerii acestora depinde de numărul de masă A. Fig. 16 arată cum pozițiile subselurilor de neutroni cu particule unice ale En variază cu numărul de masă A.


Fig. 16. Dependența energiilor neutronilor cu particule unice de particule en pe numărul de masă A.

Între orice pereche de un singur tip de nucleoni, în plus față de subshell general, care este redus la central simetric interacțiune V (r), acte de interacțiune suplimentară, nu a redus la V (r), care este așa numitul reziduală - Vost. Proprietățile Vost astfel încât o pereche de un singur tip de nucleoni un subshell este avantajos să aibă momentul rezultant J = 0. Acesta este efectul împerecherii forțelor. Am menționat mai devreme în discuția cu formula Weizsacker. energia de legare nucleară suplimentară datorită acestor forțe este de ordinul a 1 - 3 MeV.
Originea forțelor de pereche în nuclee se datorează caracteristicilor interacțiunii în sistemul nucleon. La distanțele nucleare caracteristice r

(1 - 2) nucleoni FM sunt atrase, iar energia de a fi benefică în statele subshell caracterizate prin aceleași numere cuantice nlj. Cel mai des asociat cu neutroni este cuplu (protoni) cu momente, adică orientate opus + JZ și cu -jz O astfel de pereche de nucleoni are cea mai mare set posibil de numere cuantice coincid, și, prin urmare, funcția de undă a acestei perechi de nucleoni caracterizat prin cea mai mare suprapunere. Rezultată Momentul totală și paritatea statului - J P = 0 +.
Astfel, în stările de bază și în stadiile joase ale nucleelor, nucleonii sunt grupați în perechi de nn și pp cu cele îndreptate opus. Pentru a distruge fiecare astfel de pereche, este necesar să introducem în nucleu o energie de 1 - 3 MeV. Există o superfluiditate a materiei nucleare. În trei cazuri, modelul de coajă de particule prezice fără echivoc spinul și paritatea stării de bază a nucleului.

1. Miez cu cochilii umplute. Deoarece în fiecare coajă umplute sunt ocupate stările cu toate proiecțiile posibile, momentul rezultat al subshell-ului și impulsul total angular al nucleului sunt zero. Fiecare nucleon de pe subshell cu proiecția + jz va corespunde unui nucleon cu proiecția -jz. iar momentul total al nucleonilor subshell-ului va fi zero. Proiecția momentului unghiular jz preia următoarele valori discrete:

Paritatea unui subshell închis este pozitivă, deoarece conține un număr par de nucleoni (2j + 1) de aceeași paritate. Prin urmare, pentru o carcasă închisă:

2. Un nucleu cu un nucleon care depășește cojile umplute. Miezul cojilor umpluți are caracteristica 0 +. și, prin urmare, momentul și paritatea sunt determinate de numerele cuantice ale unui singur nucleon extern. Dacă acest nucleon este în stare nlj. atunci impulsul angular total al nucleului este J = j, iar paritatea rezultantă a nucleului este P = (-1) l. Prin urmare, pentru starea de bază a nucleului, în acest caz, avem

3. Un miez cu o "gaură" într-o carcasă umplută, adică cu un subshell în care un nucleon lipsește înainte de umplere.
În acest caz, avem aceleași reguli pentru a determina rotația și paritatea stării de bază ca și pentru un nucleu cu un nucleon care depășește învelișul umplut:

În modelul cu coajă de particule, putem formula următoarele reguli pentru rotirile J și paritățile P în starea de bază a nucleului:

unde j, l, jp. lp. jn. Se referă la momentul total și orbital al unui nucleon ciudat (proton, neutron). Aceste reguli descriu complet regulatele experimentale observate ale rotirilor și parităților nucleelor ​​atomice.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: