Оболочечная модель атомного ядра

В наиболее простом и примитивном варианте оболочечной модели нечетных атомных ядер одночастичная модель ядра) предполагается, что все нуклоны ядра, за исключением последнего, нечетного, соединяясь парами, образуют инертный остов . Момент количества движения ядра спин ядра), магнитный момент и первые возбужденные состояния ядра определяются состоянием движения этого нечетного нуклона в поле инертного остова . В более совершенной модели оболочек ядро рассматривается как определенное число нуклонов, образующих заполненные оболочки плюс внешние нейтроны и протоны незаполненных оболочек. Используя далее приближение //-связи для средних и тяжелых ядер и 5-связи для легких ядер, рассматривают состояния ядра, соответствуюшие различным значениям полного спина с учетом остаточного взаимодействия между нуклонами. Более детально с методами теории оболочек можно познакомиться в обзоре Эллиота и Лейна ([72], ч. IV) и в курсах теории ядра [73], [c.371]

Однако идея построения электронной оболочечной модели кластера следует также из построения оболочечной модели ядра и понимания структуры атомного ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов со спином половина на частицу и подчиняется принципу Паули при его построении. Однако в отличие от атома в ядре между нуклонами действуют силы притяжения (а не отталкивания, как между электронами в атоме) и размер ядра увеличивается при увеличении числа нуклонов в кластере. Сила взаимодействия между двумя нуклонами имеет максимум на характерном размере, что подобно действию вандерваальсовых сил и совершенно отлична от дальнодействующих кулоновских сил между электрическими зарядами в атоме. Если теперь строить кластерную модель по принципу организации нуклонов в ядре, то можно использовать объединение атомов инертных газов за счет вандерваальсовых сил при низких температурах. [c.208]

ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ АТОМНОГО ЯДРА [c.367]

Оболочечная модель атомного ядра [c.367]

Периодическая система атомных ядер. Общепринятой теории структуры атомных ядер пока не имеется. Согласно одной из моделей, атомное ядро имеет оболочечное строение. Предполагают, что протоны и нейтроны, независимо друг от друга, заполняют ядерные слон и оболочки, подобно тому как это наблюдается для электронов в электронной оболочке атома. [c.37]

Изучение электронного строения атомов начинается с описания в рамках одноэлектронного приближения оболочечной модели. Переходя от теории атома к теории молекул, естественно сохранить ту же последовательность изложения. Под атомными функциями далее понимают функции, точка центрирования которых совпадает с ядром. Явный вид волновой функции в общем случае отличен от вида функции свободного атома. Будем считать, что атомная задача решена известны численные характеристики различных атомных величин, включая и значения орбитальных энергий. Особый интерес представляют слабосвязанные атомные электроны, волновые функции которых наиболее существенным образом деформируются в ходе образования химической связи. Разделение электронов на более и менее существенные не всегда однозначно, приходится делать те или иные допущения, справедливость которых впоследствии проверяется на уровне точных расчетов. Примером тому может служить исследование роли -электронов атомов переходных металлов в энергии связи молекул. [c.208]

Во всех трех случаях наблюдается образование оболочечной структуры капли-кластера, содержащей 2(2i + 1) вырожденных уровней, сгруппированных в полосы (оболочки) с щелями между ними. Наибольшие щели и наибольшее вырождение получаются для гармонического осциллятора. В случае потенциалов Вуда—Саксона и прямоугольной ямы вырождение частично снимается для уровней с большим орбитальным числом и появляются подоболочки. Это обстоятельство весьма важно для характеристики кластерной оболочечной модели ядра, а также для кластерной атомной модели, включающей большое число атомов (о чем речь пойдет далее). Оболочечная модель ядра имеет, однако, отличия от атома в получении реальных моментов ядер. Для ядер работает правило четного и нечетного числа нуклонов, когда угловой момент всего нечетного ядра определяется одним добавочным сверх четной структуры ядра нуклоном. Правила Гунда для заполнения атомной оболочки диктуют получение больших угловых моментов, что связано с кулоновским отталкиванием электронов, которое уменьшается для электронов с параллельными спинами. Для нуклонов в ядре, кроме общего постоянного притяжения, существует еще парное притяжение, которое максимально при противоположном направлении спинов нуклонов. Тогда ядра, включающие четные числа нуклонов, обладают нулевым спином. [c.214]

Оболочечная модель ядра атома и устойчивость изотопов. Экспериментально установлено, что свойства атомных ядер, например, стабильность, распространенность в природе, энергия связи нуклона в ядре, число изотопов, изменяются периодически с увеличением числа протонов и нейтронов. На этом основании выдвинута гипотеза об оболочечном строении ядер атомов. Считается, что ядерные оболочки заполняются нуклонами (протонами и нейтронами) подобно тому, как заполняются электронами оболочки атома. Стабильными и распространенными являются те атомы, ядра которых имеют определенное число протонов или нейтронов, а именно 2, 8, 20, 50, 82, 114, 126. Эти числа получили название магических. Считается, что они связаны с емкостью оболочек. [c.86]

Оболочечная модель ядра. Магические числа нуклонов. При рассмотрении вопросов формирования ядра из нуклонов следует учитывать принцип Паули, согласно которому две частицы не могут находиться в совершенно одинаковом состоянии (в химии принцип Паули часто трактуется применительно лишь к квантовым числам электронов, располагающихся на атомных орбиталях). Так, одноименные нуклоны (р — р или п) могут соединиться лишь в том случае, если они обладают противоположно направленными спинами. Применение принципа Паули к объяснению некоторых особенностей строения атомного ядра приводит к выводу, что нуклоны в ядре, так же как электроны в электронной оболочке атома, расположены на энергетических оболочках — уровнях. Действительно, эксперимент показывает, что ядра, содержащие 2, 8, 20, 50, 82 либо 126 [c.13]

Достижения современной ядерной физики и химии позволяют более определенно судить о возможностях синтеза новых искусственных сверхтяжелых элементов. Эта проблема также неоднозначна. С одной стороны, последовательное увеличение числа протонов в ядре приводит к более резкому возрастанию числа нейтронов (атомная масса растет быстрее, чем атомный номер) й нестабильность тяжелых ядер должна увеличиваться с ростом числа нейтронов, вплоть до невозможности их существования. С другой стороны, оболочечная модель ядра предполагает наличие полностью завершенных нуклонных слоев. Такие завершенные нуклонные оболочки обладают повышенной стабильностью. На этом основано представление о так называемых "островках стабильности" среди сверхтяжелых элементов, ближайший из которых должен находиться вблизи Z — 126, т.е. соответствующие ядра должны обладать сравнительно высокой устойчивостью. [c.518]

Периодическая система атомных ядер. В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1400 неустойчивых (радиоактивных) ядер. Согласно оболочечной модели и внутри атомного ядра имеются энергетические уровни и подуровни с их определенной нук-лонной емкостью. Это позволяет ставить вопрос о построении периодической системы атомных ядер. [c.77]

Модель независимых частиц (оболочечная модель). В теории ядра широко используются модельные представления, причем разные свойства ядра находят объяснение в рамках различных моделей. Для дальнейшего наибольший интерес представляет модель независимых частиц. Многочисленные экспериментальные факты свидетельствуют, что ядра, у которых число нейтронов N или число протонов Z совпадают с одним из магических чисел 2, 8, 20, 50, 82, 126, отличаются своей стабильностью. С аналогичной ситуацией мы уже встречались при рассмотрении электронных оболочек атомов. Последние особенно прочны при числах электронов Z = 2, 10, 18, 36, 54, 86 (инертные газы). Естественно возникает предположение, что в ядрах, так же как и в атомах, возможно суш.ествование определенных протонных и нейтронных оболочек. На этой аналогии основывается модель независимых частиц, согласно которой каждый нуклон В ядре движется в некотором эффективном поле, создаваемом всеми остальными нуклонами ядра, точно так же, как электрон атома движется в самосогласованном поле, создаваемом ядром и всеми атомными электронами. Наиболее просто предположить, что эффективное поле, в котором движется нуклон в ядре, центрально-симметрично ). [c.251]

Оболочечная модель ядра. Представления об оболочечной структуре ядер возникли и развились благодаря систематизации свойств большого числа (свыше 1100) известных сейчас устойчивых и радиоактивных ядер, т. е. благодаря распространению метода, применённого в своё время Д. И. Менделеевым к элементам (атомам), на атомные ядра. Систематическое изучение свойств атомных ядер привело к выводу, что в атомных ядрах существуют определённые протонные и нейтронные оболочки-, подобно тому как в атомах существуют электронные оболочки. Ядра с заполненными оболочками обладают особенно устойчивой структурой, и это проявляется во многих свойствах таких ядер. Числа нейтронов и протонов, отвечающие заполненным оболочкам, получили название магических , или особых, чисел. [c.41]

Книга состоит из пятнадцати глав. Одиннадцать из них посвяш,ены основным характеристикам атомных ядер, радиоактивному распаду, ядер-ным реакциям, взаимодействию ядерных излучений с веществом, получению ядерной энергии и представляют собой как бы учебник ядерной физики для химиков. Эти главы написаны достаточно просто, без математических выкладок и в то же время на хорошем и вполне современном теоретическом уровне. В качестве примера следует указать на гл. IX Ядер-ные модели , в которой четко и наглядно характеризуются основные положения оболочечной и обобщенной моделей и роль парных корреляций нуклонов, и гл. X Ядерные реакции , содержащую сжатое, но вполне ясное изложение представлений об оптической модели, о механизме реакций, идущих через образование компаунд-ядра и путем прямых ядерных взаимодействий. [c.5]

Правило изобар Маттауха при нечетных массовых числах существует только одно, а при четных — несколько устойчивых изобарнкх ядер. Ядра с Z > 84 неустойчивы. Особенно высокую устойчивость некоторых ядер можно объяснить оболочечной моделью атомного ядра, согласно которой Нуклоны располагаются в слоях, содержащих максимально 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126 Протонов или нейтронов. Ядра с нацело заполненными слоями особо устойчивы и потому сравнительно часто встречаются в природе. [c.394]

М. Гёпперт-Майер и И. Иенсен обосновали оболочечную модель атомного ядра и магические числа протонов и нейтронов 2, 8, 20,. 50, 82 (и 126 — для нейтронов). [c.605]

Оболочечная модель ядра исходит из допущения, что в атомном ядре каждый нуклон движется до некоторой степени независимо в усредненном поле, образованном другими нуклонами. Такое поле напоминает самосогласованное поле, действующее на электрон в атоме, однако эта аналогия далеко не полная. В атоме основной вклад в среднее поле вносит атомное ядро. Из-за большой массы ядра по сравнению с массой электронов положение ядра можно считать фиксированным, а самосогласованное поле относительно устойчивым. В ядрах атома нет такого стабилизирующего центра, кроме того, ядерные силы обладают радиусом действия, лишь немногим превышающим среднее расстояние между нуклонами в ядре. В связи с этим роль остаточного взаимодействия в ядре сравнительно велика. Возможность введения однонуклонных состояний для описания свойств ядер облегчается принципом Паули изменение состояния движения отдельного нуклона происходит лишь в том случае, когда ему сообщается энергия, достаточная для перевода его в состояние, не занятое другими нуклонами. Поэтому средняя длина свободного пробега нуклона малой энергии в ядерном веществе равна приблизительно 20-10 см, т. е. значительно превышает диаметр ядра. [c.368]

В настоящее время внимание исследователей концентрируется на зависимости свойств от состава и строения ядер, а также взаимосвязи строения ядра н электронной оболочки. Ядро — очень сложная система со своими особыми ядерными связями и ядерными силами. Пред.чожено несколько моделей атомных ядер оболочечная, капельная и обобщенная (коллективная). Точное определение строения ядра и создание единой его модели сдерживается в основном вследствие математических трудностей. Можно ожидать в будущем создания сверхбыстрых вычислительных машин и преодоления возникших трудностей, Од1шко можно с уверенностью сказать, что стройная и строгая периодическая система после этого будет еще более всеобъемлющей. [c.42]

Во всей современной истории атомного ядра, начавшейся в 1932 г. после открытия нейтрона и установления нротонно-пейтронной модели ядра, можно отметить борьбу двух основных моделей капельной и оболочечной. [c.78]

К этому необходимо добавить построение различного рода компьютерных моделей, основанных на средствах вычислительной математики и физики. Основываясь на подобии построения безлигандного кластера строению многоатомного атома и одновременно атомному ядру была построена оболочечная, электронная модель кластера или желеобразная модель и предсказано существование магических чисел кластеров, соответствующих наиболее стабильным состояниям, которые действительно были обнаружены для кластеров щелочных и некоторых благородных металлов. Также микроскопический подход позволяет создать модель наиболее стабильных кластеров инертных газов или благородных металлов на основе наиболее плотной атомной упаковки, которая хорошо выполняется, например, для молекулярных кластеров. [c.586]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология