原子核结构

在实验事实基础上建立的模型

原子核模型(nuclear models) 在实验事实的基础上建立的描述核结构的模型。由于对于核力还不能作严格而全面的描述，为了说明核结构特性，只能在实验事实的基础上建立有关核结构的唯象的模型，再将由此得出的结果与更多的实验事实作比较，使之完善充实。这种模型的研究方法往往成为新的理论和实验研究的起点。

核结构

用实验方法研究核结构的目的，就是要通过对核结构实验数据的积累，以及对已有实验数据的系统分析，揭示出某些核结构现象的实验规律，为检验现有的各种理论，以及为提出新的物理思想以改进现有的理论提供实验依据。

高自旋态的研究是当前核结构研究中的前沿和热门领域，目前（2013年），立足于利用国内设备做核结构研究的主要有五家，即中国原子能科学研究院、中科院兰州近物所、中科院上海原子核所、清华大学和吉林大学，五家核结构研究得到国家自然科学重点基金(80万元，1997-2000年)的支持，从2000年开始，兰州近代物理研究所、原子能科学研究院、清华大学、北京大学、吉林大学五家联合承担了一个国家重大基础性研究发展规划项目，五家的研究，各有侧重，互不重复，并各有特色。

核模型

核模型，即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。

原子核模型

原子核模型(nuclearmodels)在实验事实的基础上建立的描述核结构的模型。由于至今对于核力还不能作严格而全面的描述，为了说明核结构特性，只能在实验事实的基础上建立有关核结构的唯象的模型，再将由此得出的结果与更多的实验事实作比较，使之完善充实。这种模型的研究方法往往成为新的理论和实验研究的起点。

模型分类

从20世纪30年代认识核由质子和中子组成后，已经提出多种核结构模型，如费米气体模型、液滴模型、壳层模型、综合模型、超导模型、相互作用玻色子模型等等。这些模型都能解释一定的实验事实，但不能说明另外一些事实，还没有一种结构模型能够统一说明各种事实。综合各种模型可以获得比较全面的原子核结构的图像。比较基本而影响颇大的核结构模型有：

液滴模型

①液滴模型。主要的实验事实依据是核的密度为很大的常数，显示核基本上是不可压缩的；原子核的比结合能近乎为常数，核的结合能正比于核子数，表明核力具有饱和性，核子只与邻近的几个核子相互作用。这与宏观的液滴甚为相似。据此，30年代中期N.玻尔等人提出液滴模型，把原子核看成一个带电的不可压缩液滴，根据液滴的经典运动规律对原子核作动力学描述，并适当加入量子效应引起的修正；以后又逐步增加一些新的自由度，如将质子、中子分别看成两类流体，甚至将自旋取向不同也看成不同流体，并引入可压缩性、粘滞性等性质。根据液滴模型可得出准确度相当高的原子核质量半经验公式，在一定程度上可说明原子核的表面振动，相当成功地说明原子核裂变的机制。其不足是不能说明原子核性质的周期性变化现象。

核壳层模型

②核壳层模型。因研究幻数而提出的核模型。大量实验事实显示随着核内质子和中子数增大，核的性质呈现某种周期性变化，当质子数Z或中子数为2，8，20，28，50，82以及中子数为126时，原子核显得特别稳定，在自然界的含量也比邻近的核素更丰富。这些数称为幻数，具有幻数的核称为幻核。这与核外电子填满壳层时的惰性元素化学性质特别稳定有类似性。因此考虑核子在其余A－1个核子的联合作用下的球对称中心势场中的运动，并考虑核子的自旋轨道强耦合作用，可以得出核子由低到高的能级结构。这些能级构成一些壳层。核子遵从泡利不相容原理，不可能有两个质子或两个中子处于完全相同的状态，由此可说明核子填充各能级（壳层）显示的核性质周期性变化现象，并得出与实验符合的全部幻数。核壳层模型还能很好地说明核基态的自旋和宇称；其不足在于对核的电器极矩、磁矩的定量说明同实验结果有较大的偏离，确定远离满壳层的核自旋也有些偏差。

综合模型

③综合模型，又称集体运动模型。是在壳层模型和液滴模型的基础上发展起来的，一方面考虑核作为集体的转动和振动，另一方面考虑每个核子又在一个变动的非球对称的平均势场中作独立运动，这两种运动还有相互影响。根据综合模型可很好说明核的转动能级和振动能级，关于核的电器极矩、磁矩以及γ跃迁率的计算和实验值的符合程度也都有明显改善。

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