Ydinmalleja

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 27. heinäkuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Ydinmallit  ovat menetelmiä atomiytimien ominaisuuksien kuvaamiseksi, jotka perustuvat ytimen esittämiseen fysikaalisena kohteena, jolla on ennalta määrätyt ominaisominaisuudet. Koska ydin on järjestelmä, jossa on riittävän suuri määrä voimakkaasti vuorovaikutuksessa olevia ja lähellä toisiaan olevia hiukkasia ( nukleoneja ), jotka koostuvat samalla kvarkeista , tällaisen järjestelmän teoreettinen kuvaus on erittäin vaikea tehtävä. Mallien käyttö mahdollistaa likimääräisen ymmärryksen atomiytimien osallistuessa ja niiden sisällä tapahtuvista prosesseista. Ytimestä on olemassa erilaisia ​​malleja, joista jokainen pystyy kuvaamaan vain rajoitetun joukon ydinominaisuuksia. Jotkut mallit näyttävät jopa toisensa poissulkevilta.

Tunnetuimmat mallit

Pudota malli

Niels Bohr ehdotti sitä vuonna 1936 osaksi yhdisteydinteoriaa [1] . Tämän teorian mukaan atomiydin voidaan esittää pallomaisena tasaisesti varautuneena pisarana erityistä ydinainetta, jolla on puristumattomuus, ydinvoimien kyllästyminen, nukleonien ( neutronien ja protonien ) "haihtuminen", joka muistuttaa nestettä . Tämän mallin kehitti Yakov Frenkel ja myöhemmin John Wheeler , ja sen perusteella Karl Weizsäcker sai puoliempiirisen kaavan atomiytimen sitoutumisenergialle , joka nimettiin hänen mukaansa Weizsäckerin kaavaksi . Tippamalli on makroskooppinen teoria, se ei ota huomioon ytimen mikroskooppista rakennetta, kuten ydinkuorten jakautumista .

Malli kuvaa hyvin ytimien tärkeimmät ominaisuudet - saturaatioominaisuuden eli raskaiden ytimien sitoutumisenergian suhteellisuuden massalukuun A = N + Z; ydinsäteen R riippuvuus A: sta, ydinfission syistä ja niiden mekanismista, Bohrin yhdisteytimen läpi kulkevista matalaenergisista ydinreaktioista, mutta ei kuvaa joitain termejä ydinsidosenergian kaavassa, esim. energiapari, ei selitä maagisten ytimien olemassaoloa ja erityistä stabiilisuutta [2] . Pudotusmalli ei myöskään sovellu ytimien virittyneiden tilojen energiaspektrien kvantitatiiviseen kuvaamiseen [3] .

Shell malli

Ehdotettu vuonna 1932 Dmitri Ivanenko yhdessä Jevgeni Gaponin kanssa , vuonna 1949 täydennettynä Maria Goeppert-Mayerilla ja Hans Jensenillä . Samanlainen kuin atomin kuorirakenteen teoria , jossa elektronit täyttävät elektronikuoret , ja heti kun kuori on täytetty, seuraavan elektronin sitoutumisenergia vähenee merkittävästi. Mallin mukaan ydin on itsenäisesti liikkuvien nukleonien järjestelmä keskiarvoitetussa kentässä, joka syntyy jäljellä olevien nukleonien voiman vaikutuksesta. Jokainen nukleoni on tietyssä yksittäisessä kvanttitilassa , jolle on tunnusomaista energia, kulmaliikemäärä j, sen projektio m jollekin koordinaattiakselille ja kiertoradan kulmamomentti l = j ± 1/2. Tason energia ei riipu liikemäärän projektiosta ulkoakselille, joten jokainen energiataso momenteilla j, l voi sisältää (2j + 1) nukleoneja, jotka muodostavat (j, l) -kuoren. Joukko energialtaan lähellä olevia tasoja muodostaa ytimen kuoren. Kun protonien tai neutronien määrä saavuttaa seuraavan kuoren täyttymistä vastaavan maagisen luvun, syntyy mahdollisuus äkilliseen muutokseen joissakin ydintä kuvaavissa määrissä (erityisesti sitoutumisenergiassa). Fysikaalinen syy jaksollisuudelle on Paulin periaate , joka kieltää kahta identtistä fermionia olemasta samassa tilassa.

Kuorimalli mahdollisti ytimien spinien ja magneettisten momenttien , atomiytimien erilaisen stabiiliuden sekä niiden ominaisuuksien muutosten jaksollisuuden selittämisen, ja se soveltuu kuvaamaan kevyitä ja keskikokoisia ytimiä sekä ytimien ytimiä. perustila [4] .

Malli ei selitä epämuodostuneita ytimiä.

Kollektiivinen ydinmalli

Aage Bohrin ja B. Mottelsonin ehdottama vuonna 1952 . Syntyi tippamallin perusteella. Pitää ydintä ytimenä, jonka muodostavat täytettyjen kuorien nukleonit ja ulkoiset nukleonit, jotka liikkuvat ydinnukleonien luomassa kentässä. Malli selitti ytimien matalalla sijaitsevien viritysten luonnetta, jotka tulkitaan pinnan dynaamiseksi muodonmuutokseksi .

Yleistetty ydinmalli

Aage Bohrin ja B. Mottelsonin ehdottama vuonna 1952 . Hän selitti joidenkin ytimien suuret kvadrupolimomentit sillä, että tällaisten ytimien ulommat nukleonit muuttavat ytimen muotoa, joka pitenee tai litistyy.

Pyörivä malli

Koetietojen mukaan massalukualueella 150 < A < 190 ja A > 200 ytimien kvadrupolimomentit ovat erittäin suuria ja poikkeavat kuorimallin ennustamista arvoista kymmeniä kertoja. Samalla A:n arvoalueella ytimien alempien viritystilojen energian riippuvuus ytimen spinistä osoittautuu samanlaiseksi kuin pyörivän huipun energian riippuvuus sen pyörimismomentista. Mallin mukaan ytimen oletetaan olevan ei-pallomainen.

Rotaatiomallin olennainen piirre on yhdistelmä koko ytimen pyörimistä kokonaisuutena yksittäisten nukleonien liikkeen kanssa ei-pallomaisessa potentiaalikentässä. Tässä tapauksessa oletetaan, että koko ytimen pyöriminen tapahtuu melko hitaasti verrattuna nukleonien nopeuteen. Rotaatiomallin avulla voidaan kuvata useita suuren ryhmän ydinominaisuuksia, kun taas itse pyörimisspektrin syntyminen (koko ytimen pyörimisasia kokonaisuutena) jää selittämättömäksi.

Superfluid-ydinmalli

Ehdotus vuonna 1958, Aage Bohr ja J. Valatin. Tämän mallin mukaan, aivan kuten elektronien pariutuminen metalleissa aiheuttaa suprajohtavuuden , nukleonien pariutuminen johtaa ydinaineen superfluiditeettiin . Ytimessä nukleonien parittaminen samoilla kvanttilukuarvoilla (j, l) ja vastakkaisilla projektioilla nukleonin kokonaiskulmaliikemäärästä, joka on yhtä suuri kuin -j, -j + 1, ... j-1, j oletetaan. Fyysinen syy pariutumiseen on yksittäisillä kiertoradoilla liikkuvien hiukkasten vuorovaikutus.

Malli selittää tyydyttävästi sekä hitausmomenttien absoluuttiset arvot että niiden riippuvuuden muodonmuutosparametrista P.

Klusterimalli (nukleoniyhdistysten malli)

Se sai alkunsa 1930-luvun jälkipuoliskolla. Sen ydin on oletus, että ydin koostuu α-hiukkasklustereista , jota käytetään selittämään joidenkin kevyiden ytimien ominaisuuksia. Oletetaan esimerkiksi, että litiumydin 6 Li viettää merkittävän osan ajastaan ​​deuteronin ja ytimen painopisteen suhteen pyörivän α-hiukkasen muodossa.

Ytimen tilastollinen malli

Ehdotus vuonna 1936 Yakov Frenkel ja 1937 Lev Landau . Korkealla viritysenergialla tasojen määrä keskiraskaissa ja raskaissa ytimissä on suuri ja tasojen väliset etäisyydet pienet. Energiatasojen tiheyden riippuvuutta kuvataan tilastollisen fysiikan menetelmillä, joissa viritystä pidetään nukleonien Fermi-nesteen kuumenemisena. Malli soveltuu kuvaamaan energiatasojen jakaumaa ja fotoniemission todennäköisyysjakaumaa ytimen korkealla sijaitsevien virittyneiden tilojen välisen siirtymän aikana, ja sen avulla voidaan ottaa huomioon kuorien esiintymiseen ytimessä liittyvät korjaukset.

Ytimen optinen malli

Käytetään kuvaamaan nukleonien elastista sirontaa ytimiin ja suoria ydinreaktioita, jotka tapahtuvat tunnusomaisilla ydinajoilla s. Ydin on esitetty puoliksi läpinäkyvänä pallona, ​​jolla on tietyt taite- ja absorptiokertoimet. Kun hiukkanen osuu tällaiseen palloon, se kokee kaikenlaista vuorovaikutusta, joka on ominaista valon etenemiselle puoliläpinäkyvässä optisessa väliaineessa: heijastus, taittuminen ja absorptio.

Tärinämalli

Sitä käytetään selittämään pallomaisten ytimien kollektiivisten viritteiden spektriä nestepisaran, joka ymmärretään ytimeksi, pinta- ja kvadrupolivärähtelyjen seurauksena.

Muistiinpanot

  1. ↑ N. Bor . Neutronien sieppaus ja ytimen rakenne  // UFN . – 1936 . - T. 14 , no. 4 , nro 4 . - S. 425-435 .
  2. ↑ Ydinmallit
  3. ↑ "Atomien ytimien mallit"
  4. ↑ Professori I. N. Beckmanin luennot

Kirjallisuus

Linkit