Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

Ядерные уровни и магические числа

Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов. Правомерен вопрос о распределении нуклонов в ядре: является ли оно хаотичным или подчинено определенным закономерностям?

В конце 40-х годов сформировалась оболочечная теория строения ядра, утверждающая, что нуклоны в ядре закономерно распределяются по ядерным уровням и подуровням.

Подобно электрону в оболочке атома каждый нуклон - протон и нейтрон характеризуется четырьмя квантовыми числами, и, в соответствии с принципом Паули, эти характеристики не могут полностью совпадать у любых двух нуклонов: каждый нуклон имеет свой набор квантовых чисел. Квантовое число n определяет величину энергии ядерного уровня, а квантовое число l, отвечающее вращательному, или орбитальному моменту нуклона, позволяет внести некоторую поправку в величину энергии нуклона.

В отличие от электронных подуровней, в которых максимальное число электронов Хl определяется по формуле Xl = 2 (2l + 1), где l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, и которые обозначаются спектроскопическими индексами s, р, d, f, g, h, i, в ядерных уровнях максимальное число нуклонов Хнукл может быть определено по формуле:


где дополнительный коэффициент 2 указывает на два "сорта" ядерных нуклонов. Ниже приведены числа нуклонов (нейтронов и протонов) в ядерных уровнях:


Так же как и электроны, протоны и нейтроны обладают спином (s), имеющим значение + 1/2 и - 1/2. В отличие от электронов для ядерных частиц характерно сильное спин-орбитальное магнитное взаимодействие, и полный момент количества движения j (третье квантовое число нуклона) определится суммой орбитального и спинового моментов j = l + s. Так как орбитальный и спиновый моменты являются векторами, то в зависимости от их направления (рис. 19) они складываются j = l + 1/2 или вычитаются j = l - 1/2. В поле ядра происходит расщепление нуклонных уровней на подуровни с различным числом нуклонов, а именно: 2l + 2 (при j = l + 1/2) и 2l (при j = l - 1/2). Например, в f-уровне (l = 3) 14 протонов или нейтронов распределяются по подуровням так: 8 (при j = 3 + 1/2 = 7/2) и 6 (при j = 3 - 1/2 = 5/2). Энергия связи нуклонов на подуровнях неодинакова: при данном значении l она больше на том подуровне, для которого значение j наибольшее. Схема расщепления ядерных уровней на подуровни приведена в табл. 46.

Рис. 19. Значение суммарного момента ядер в зависимости от направления орбитального и спинового момента
Рис. 19. Значение суммарного момента ядер в зависимости от направления орбитального и спинового момента

Таблица 46. Схема ядерных уровней и подуровней
Таблица 46. Схема ядерных уровней и подуровней

Из таблицы видно, что все ядерные уровни, кроме s-уровней (l = 0), расщепляются на два подуровня. Ядерные уровни, содержащие 2, 8, (14), 20, (28), 50, 82 и 126 нуклонов, являются полностью укомплектованными (насыщенными). Эти числа называются магическими (числа 14 и 28 некоторые ученые относят к субмагическим, в табл. 46 они заключены в скобки). Ядра, отвечающие магическим числам, называются магическими ядрами; они заметно отличаются свойствами от соседних ядер, содержащих большее или меньшее число нуклонов.

Магические ядра можно разделить на три типа: 1) магические по числу протонов и нейтронов, или дважды магические; 2) магические по числу протонов; 3) магические по числу нейтронов. Например, ядро 4020Са относится к первому типу (20p, 20n), ядро 11850Sn - ко второму типу (50р, 68n) и ядро 13856Ba - к третьему типу (56p, 82n). Как будет видно из дальнейшего, магические ядра на кривых периодически изменяющихся свойств ядер занимают особое положение.

Из анализа устойчивости ядер, проведенного в 1965 году, следует, что ядра с числом протонов 114 и 126 и числом нейтронов 184, несмотря на их радиоактивность, должны быть относительно прочны. Эти числа следует также отнести к магическим.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Биохимической реакцией будут управлять с помощью света

Новый композитный материал позволит получать чистый водород из метана

Новое соединение вольфрама и бора станет материалом рекордной твердости

Японские химики синтезировали «нано-Сатурн»

Учёные создали «невозможные» нитриды простым способом

Искусственный интеллект научили составлять молекулы

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'