关于核模型介绍

[拼音]：hemoxing

[外文]：nuclear model

对核子在原子核内的运动提出的解释和设想。由于核力及核多体问题的复杂性，对原子核的结构还不能做到完全的、精确的理论描述，因而只能根据相当数量的实验事实，归纳出几条解释某些核现象的局部规律。

实验发现，在原子核中，当质子数或中子数为某些特定的数目(2、8、20、28、50、82、126等)时，原子核的性质有明显的突变，原子核显得特别稳定。2、8、20、28、50、82、126就叫做幻数。幻数的存在表明原子核像原子一样，具有壳层结构的特征。1948年M.G.迈尔和J.H.D.延森总结了已有的实验，提出了原子核的壳层结构理论，也称核壳层模型。它是核结构理论的一个重大进展。

核壳层模型的基本思想是：原子核内的核子在其余的核子产生的平均势场作用下独立地运动着，核子所受到的作用势只与它自己的坐标有关。求解这一平均势场下的薛定谔方程，可以得到这一核子的能级及相应的波函数。核子的能级往往是简并的，有些能级虽然不是简并的，但它们有相近的能量。这些具有相等或相近能量的状态构成一个壳层。一个壳层与下一个壳层有较大的能量差别。核子按泡利不相容原理逐一填充这些状态，填满一个壳层后，就开始填充能量较高的另一个壳层，这时原子核的能量显得突然增加。所以，恰巧填满一个壳层的那些核显得特别稳定。

壳层模型相当成功地描述了幻数，很好地解释了原子核基态的自旋和宇称（见核性质），解释了长寿命同质异能态的分布随核子数变化的规律，给出了核磁矩变化的趋势等等。

实验表明，原子核的运动形式，除了独立粒子运动以外，还有振动和转动等集体运动的形式。1952年丹麦物理学家A.玻尔和B.R.莫特森提出了一种新的核模型──集体模型（或叫做综合模型）。

集体模型认为，原子核中的核子在平均场中独立地运动并形成壳层结构，而原子核又可以发生形变，并产生转动和振动等集体运动。这两种集体运动的引入是集体模型对壳层模型的重要发展。在原子核处于满壳时，原子核趋于球形。当满壳以外存在核子时，满壳外的核子对于核心部分会产生极化作用，使之产生形变。满壳层内的核子的运动又有保持球对称的趋势，对于极化作用有一种恢复力。在一定的条件下，这两种作用达到平衡。

集体模型很好地解释了远离幻数的原子核磁矩以及壳层模型无法给出的大的电四极矩。它很好地给出了变形核中转动和振动等低激发态的位置，以及这些态具有的大的跃迁几率。这一理论在裂变现象的研究方面是有用的。

这个模型是丹麦物理学家N.玻尔1936年首先提出并在1939年被玻尔和美国物理学家J.A.惠勒用于解释核裂变现象。它是早期的一种原子核模型，它将原子核比作一种带电的不可压缩的液滴，核子比作液滴中的分子。

液滴模型很好地解释了原子核的比结合能基本上是一个常数，核子间的相互作用具有饱和性这一事实。这个模型再现了原子核的不可压缩性，即核物质的密度几乎是一个常数的事实。它是目前计算原子核的结合能以及核裂变的最好的理论基础。（见裂变机理）

这是70年代起逐步发展起来的一个模型，它是为了解释满壳与大变形核中间大量的过渡区原子核的性质而提出的。

由于核子之间的关联，核内的核子倾向两两耦合在一起，形成总角动量量子数为0或2的核子对。该模型把耦合成总角动量量子数为0的核子对叫s玻色子，把总角动量量子数为2的核子对叫 d玻色子(自旋量子数为整数的粒子叫玻色子，自旋量子数为半整数的粒子叫费密子)，模型的原子核是由这些相互作用的玻色子组成。

这个模型在统一的框架下，既可以给出振动核的特征，又可以给出转动核的极限，还能解释大量的过渡区原子核的能级特征及其跃迁。