Капельная модель ядра

В начале 30-х годов Бор предлагает капельную модель ядра, согласно которой ядро можно представить как каплю ядерного вещества по аналогии с каплей обычной жидкости. Эту идею развил советский физик Френкель.

1. Обоснованием такой аналогии является то, что удельная энергия связи между молекулами обычной жидкости также не зависит от числа молекул жидкости.

2. Плотность жидкости – величина постоянная.

3. Покажем, что и плотность ядерного вещества не зависит от числа нуклонов в ядре, то есть во всех ядрах одинаковая (не зависит от вида ядерного вещества).

Ядро – это капля, имеющая радиус

Воспользуемся этой формулой для определения плотности ядра:

Видим, что плотность ядра – величина постоянная.

Капельная модель позволяет дать наглядный образ целому ряду процессов. Например, делению тяжелого ядра на осколки.

Есть и недостатки у капельной модели. Например, ядерные силы не являются по своей природе центрированными, а в реальных жидкостях взаимодействие между молекулами происходит под действием электрических сил, которые являются центральными. То есть сходство чисто формальное. На сегодняшний день нет общепризнанной модели. Капельная модель стоит в ряду многих моделей. Она позволяет в некоторой мере объяснить формулу Вайцзекера. А точнее второе слагаемое в этой формуле: пропорциональна площади поверхности ядра. Чем больше поверхность ядра, тем больше число нуклонов будет находиться на поверхности. А значит больше будет потеря в энергии связи, так как с внешней стороны у таких нуклонов отсутствует ядерное взаимодействие. То есть второе слагаемое в формуле отображает уменьшение энергии связи, обусловленное поверхностными эффектами.

Оболочечная модель ядра

Эта модель появилась в 50-е годы прошлого века. Суть ее состоит в предположении о существовании нуклоновских оболочек внутри ядра по аналогии с тем, как существуют электронные оболочки в атоме.

Заполнение нуклоновских оболочек происходит по тем же принципам, что и заполнение электронных оболочек электронами. А таких положения два:

1. Принцип Паули

Согласно ему, если в системе выполняет роль ядро, в ядре не может быть двух нуклонов с одинаковым набором квантовых чисел.

2. Принцип заполнения нуклоновских оболочек

Согласно ему, в первую очередь заполняются оболочки с наименьшим значением энергии.

На первом нуклоновском уровне может быть до 4-х нуклонов.

Одновременно частицы p и n различаются проекцией спина.

Полностью заполненной нуклоновской оболочкой будет

Количество частичек определяется его номеру

- количество частичек

- орбитальное квантовое число ( , только целые числа)

На следующей квантовой оболочке получается 12, потом 16 и так далее ( - кислород)

Можно предположить, что свойство ядер должны периодически меняться по мере заполнения нуклонных оболочек, при чем достаточно выражено. Однако, эксперимент это не подтверждает.

Выявляются некоторые закономерности, свойства, но они носят слабо выраженный характер.

Периодически появляются ядра, у которых энергия связи несколько больше, чем у предыдущего и последующего ядра. Такие ядра более распространены в природе. У них несколько больший радиус, чем у соседей. Такие ядра получили название МАГИЧЕСКИХ ЯДЕР.

Магические ядра – это ядра с содержанием нуклонов 2,8,20,28,50,82,126.

Первая нуклоновская оболочка соответствует гелию . Это ядро дважды магическое.

Вторая нуклоновская оболочка соответствует кислороду . Это так же дважды магическое число.

Третья магическая оболочка соответствует кальцию .

Больше нет.