百科问答小站 logo
百科问答小站 font logo



为什么原子核比结合能在轻元素区域(氢核到锂核这一段)波动较大? 第1页

  

user avatar   jiehou1993 网友的相关建议: 
      

很多人应该对下面这张经典核物理图片有印象:随着原子量的增加,核子(质子或中子)间的平均结合能先增大后减小。

除了整体上先增后减的趋势,也有些核素比较反常。例如He-4的平均结合能反而比Li-6高出一大截。这是因为He-4是个双幻数核素[1],具有满壳层的质子和中子,导致He-4特别稳定。

原子核中的核子(中子或质子)的分布其实跟核外电子有点类似。核子也会像电子一样,从低能级到高能级,一壳层一壳层的填充。

元素的最外层电子被填满时(稀有气体),其化学稳定性就会很高。类似的,当中子或质子数目正好填满一个壳层的时候,该核素就会呈现出较高的稳定性(较高的平均结合能)。

这类特别稳定的核素中的质子或中子数,就称为幻数(magic number)

在核壳层模型[2]中,最低能级可以填充2个核子(正反自旋各一个),也就是说2是一个幻数。而He-4正好有2个质子和2个中子,质子数和中子数都是幻数,这就导致He-4特别稳定,平均结合能超出近邻核素一大截。

次低能级可以填充6个核子,因此8也是个幻数(加上最低能级的2个)。也就是说O-16(8中子+8质子)也是个双幻数核素,因此上图中O-16处也存在一个峰。

除了He-4和O-16外,上图中C-12(6中子+6质子)看起来也很稳定,因此很多人也把6当作一个幻数。不过在核壳层模型中,6对应的并不是满壳层结构,其稳定性也存在一定的争议。最近的一篇文献[3]认为这一点可能与核子的自旋-轨道耦合相关:

参考

  1. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_number_(physics)#Double_magic
  2. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model
  3. ^Tran, D. T., et al. "Evidence for prevalent Z= 6 magic number in neutron-rich carbon isotopes." Nature communications 9.1 (2018): 1-7. https://www.nature.com/articles/s41467-018-04024-y



  

相关话题

  在对于生命的假设中除了碳基生命还有没有其他的生命形态呢?他们应该是什么样的? 
  请问这铁丝网是如何做到阻挡火苗不被烧坏的? 
  有哪些自然科学上的突破指日可待? 
  作为一名物理爱好者,哪些关于物理学的科普书必看? 
  核物理实验的风险大吗? 
  有没有碰到过可以通过建立物理模型且运用了物理基本原理来得到解析解的数学题? 
  微博上热议的「自我复制」的小龙虾是真的吗?假如是真的,对生态环境会造成什么影响? 
  如果高考允许以一百万人民币一分的价格无限量购买分数(收入归大学所有),那对社会会有怎样的影响? 
  养猪场里为什么不能养猫? 
  粒子对撞机中的高速粒子打到人身上会怎么样? 

前一个讨论
可以对只有一个像素的图片拥有版权或著作权吗?为什么?
下一个讨论
生物体为何无法进化出类似汽车轮子、直升机螺旋桨之类以旋转提供动能的器官?





© 2025-04-25 - tinynew.org. All Rights Reserved.
© 2025-04-25 - tinynew.org. 保留所有权利