МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА


МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА
МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА

       
ядра, в к-рых число протонов Z или число нейтронов N равно одному из т. н. м а г и ч е с к и х ч и с е л — 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Ядра, подобные 20882Pb (Z=82, N=126), в к-рых и Z и N — магические, наз. дважды магическими. М. я. выделяются среди др. ядер повыш. устойчивостью, большей распространённостью в природе и др. особенностями, напр. наблюдается уменьшение энергии отрыва нуклона от ядра при переходе через магич. число. Так, для ядер с N от 124 до 128 энергия отрыва 82-го протона =8,5 МэВ, тогда как энергия отрыва 83-го протона лишь =4,4 МэВ. Существование М. я. послужило одним из доводов в пользу оболочечной модели ядра, согласно к-рой нуклоны заполняют систему нейтронных и протонных оболочек с определ. числом мест в каждой; магич. числа соответствуют целиком заполненным оболочкам (см. ЯДРО АТОМНОЕ).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА

- атомные ядра, в к-рых число нейтронов N или (и) число протонов Z равно одному из т. н. магич. чисел: 2, 8, 20, 50, 82 и N=126. M. я. отличаются среди др. ядер повышенной устойчивостью, большей распространённостью в природе и др. особенностями. Напр., при переходе через магич. число наблюдается уменьшение энергии отрыва нуклона от ядра. Магич. числа соответствуют наиб. выраженным максимумам распространённости ядер. Ядра с магич. N и Z наз. дважды магическими. К ним относятся 2558-28.jpg Менее отчётливо выражены максимумы, соответствующие N=28, Z=28, 38, 40. Это 2558-29.jpg Есть основания считать магич. числом Z=64 (не общепринято). Ядра с магич. N и немагич. Z (или наоборот) иногда наз. полумагическими.

В зависимости энергии связи 2558-30.jpg ядра от N и Z магич. числам соответствуют особенности. Однако эти особенности заметны только после выделения из полной энергии связи плавной части, описываемой капельной моделью ядра. Остаток (т. н. оболочечная поправка) очень мал (~1-2%), но именно он и испытывает резкие скачки вблизи магич. N и Z (рис. 1). Более отчётливо магичность ядер проявляется в энергиях отделения нейтрона (рис. 2):

2558-31.jpg

и протона:

2558-32.jpg

Существование М. я. послужило одним из доводов в пользу простейшей оболочечной модели ядра, согласно k-рой нуклоны в ядре движутся независимо в ср. поле, создаваемом др. нуклонами. При этом оболочечная структура ядра в основном определяется системой одночастичных уровней (подоболочек) в этом поле. В сферич. ядре из-за центр. симметрии ср. поля одночастичные уровни (2j+1) раз кратко вырождены, где i - полный угловой момент нуклона. Нуклоны данного сорта последовательно заполняют подоболочки. Магич. числа связаны с существованием в спектрах одночастичных состояний зазоров, намного превышающих ср. расстояние между подоболочками (матовые просветы). В М. я. все уровни ниже матового просвета заполнены. Большая энергетическая щель между заполненными и свободными уровнями и обуславливает повышенную устойчивость М. я.

2558-33.jpg

Рис. 1. Зависимость оболочечной поправки 2558-34.jpg от N и Z вблизи магического ядра 208 Рb.


2558-35.jpg

Рис. 2. Зависимость от N и Z энергий отделения нейтрона (а) и протона (б) для нечётных ядер в окрестности магич. чисел Z=82, N=82. Соединены точки, отвечающие ядрам с одной и той же величиной нейтронного избытка N-Z; кривые 2558-36.jpgвблизи N=82 и вблизи Z=82 испытывают характерный излом. Аналогичная 2558-37.jpgкартина наблюдается и вблизи других магических чисел.

Свойства нечётных ядер, являющихся соседями М. я. (околомагич. ядра), также объясняются одночастичной моделью оболочек. В их энергетич. спектрах выделяются состояния, совпадающие с одночастичными уровнями в ср. поле М. я. При атом уровни, лежащие выше магового просвета (частичные уровни), определяют спектр ядра, получающегося добавлением нуклона к М. я., а уровни ниже магового просвета (дырочные уровни) - спектр ядра, образующегося при удалении нуклона из М. я.

Отличит. чертой М. я. является отсутствие в них сверхтекучести, к-рая изменяет характер спектра одночастичных возбуждений (см. Сеерхтекучая модель ядра). В сверхтекучем ядре каждое одночастичное состояние - суперпозиция частичной и дырочной компонент. На рис. 3 показан спектр нейтронных одночастичных возбуждений ядра 124Sn, в к-ром нейтронная подсистема сверхтекуча. Разделение уровней на частичные и дырочные условно и означает только, что в первом случае больше частичная компонента, а во втором - дырочная. В несверхтекучем М. я. 132Sn щель между частичными и дырочными уровнями значительно больше, чем в сверхтекучем 124Sn. Это проявляется в большем по сравнению с немагич. ядрами различии между энергиями присоединения и отделения нуклона в М. я.

2558-38.jpg

Рис. 3. Одночастич-ные нейтронные уровни в магическом ядре 132Sn и полумагическом, <сверхтекучем по нейтронам ядре 124Sn (обозначения уровней см. в ст. Оболочечная модель ядра).


Значительно различаются и свойства частично-дырочных коллективных возбуждений ядер в магич. и немагич. ядрах. В дважды М. я. первое возбуждённое состояние имеет, как правило, характеристики 2558-39.jpg=3- (откупольное возбуждение отрицат. чётности, I - полный угловой момент, 2558-40.jpg- чётность состояния). В немагическом (хотя бы по одному типу частиц) ядре это всегда уровень 2+ (квадрупольное возбуждение положит. чётности). При этом в полумагич. средних и тяжёлых ядрах уровень 2+ обычно имеет энергию возбуждения 2558-41.jpg МэВ, а в немагических (по обоим сортам частиц)2558-42.jpg~300-500 кэВ (рис. 4). Понижение уровня 2+ отражает уменьшение квадрупольной "жёсткости", к-рое является предвестником возникновения стабильной ядерной деформации (см. Деформированные ядра). Спектры 208 Рb и 146Gd во многом идентичны. Этот факт - один из основных аргументов в пользу магичности 146Gd. Сильное опускание уровня 2+ в немагич. ядрах и связанная с этим большая степень его коллективности приводят к сильному взаимодействию между коллективными и одночастичными степенями свободы. В М. я. это взаимодействие невелико и может быть учтено на основе теории возмущений. Поэтому теоретич. описание М. я. и их нечётных соседей наиб. просто.

Резкие изменения свойств коллективных возбуждений 2+ в окрестности М. я. ответственны ещё за одну "магическую" аномалию - особенность в зависимости радиуса ядра R от массового числа А. Радиусы ядер с большой точностью описываются моделью жидкой капли: 2558-43.jpg , где коэфф. r0(2558-44.jpg1 фм) почти не зависит от А. Этот закон справедлив как для радиуса распределения по массе, так и для зарядового радиуса Rc. Вблизи М. я. наблюдаются отклонения от этого закона. Они наиб. отчётливо проявляются в т. н. изотопич. сдвигах атомных уровней, из к-рых находится изменение Rc ядра при добавлении к нему одного или двух нейтронов. Модель жидкой капли даёт: 2558-45.jpg. В окрестности М. я. этот закон, как правило, нарушается: в цепочке полумагич. изотопов (магич. Z )при приближении к магич. N со стороны меньших значений рост Rc резко замедляется. Иногда вместо роста происходит уменьшение Rc (напр., 86Sr-88Sr). Зато при дальнейшем увеличении N рост происходит быстрее, чем по закону 2558-47.jpg , так что в среднем этот закон выполняется.

2558-46.jpg

Рис. 4. Спектры низколежащих коллективных возбуждений магических и немагических четно-чётных ядер.


Модель оболочек и микроскопич. теория ядра предсказывают существование новых магич. чисел: Z=110, 114, 120, N = 184 и др. В связи с этим предполагается существование новых областей ("островов") сверхтяжёлых ядер, обладающих повышенной стабильностью по сравнению с соседями. Синтез элементов с Z=106, 109 подтверждает этот вывод теории, однако полученные ядра a-активны, так что, по-видимому, открыт не остров, а "мель" стабильности (см. Трансурановые элементы). Др. направление поиска новых М. я. связано с продвижением за границы долины 2558-48.jpg -стабильности. На этом пути были получены М. я. 132Sn и 146Gd, а также др. изотопы Sn, близкие к пока не полученному М. я. 100Sn.

Лит.: Бор О., Моттельсон Б., Структура атомного ядра, пер. с англ., т. 1, М., 1971. Э. Е. Саперштейн.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА" в других словарях:

  • МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА — атомные ядра, содержащие т. н. магическое число (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) протонов или нейтронов. Отличаются повышенной устойчивостью и большей распространенностью в природе по сравнению с соседними ядрами в периодической системе элементов …   Большой Энциклопедический словарь

  • магические ядра — атомные ядра, содержащие так называемое магическое число (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) протонов или нейтронов. Отличаются повышенной устойчивостью и большей распространённостью в природе по сравнению с соседними ядрами в периодической системе… …   Энциклопедический словарь

  • магические ядра — magiškieji branduoliai statusas T sritis chemija apibrėžtis Atomo branduoliai, turintys 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 protonus arba neutronus. atitikmenys: angl. magic nucleus rus. магические ядра …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • Магические ядра —         атомные ядра, содержащие 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 протонов или нейтронов (числа 2, 8 и т.д. называются магическими). М. я. отличаются от соседних ядер повышенной устойчивостью, большей распространённостью в природе и некоторыми другими… …   Большая советская энциклопедия

  • МАГИЧЕСКИЕ ЯДРА — ат. ядра, содержащие т.н. магич. число (2, 8, 20, 28, 50, 82 126) протонов или нейтронов. Отличаются повыш. устойчивостью и большей распространённостью в природе по сравнению с соседними ядрами в периодич. системе элементов …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Ядра — зеркальные ядра два атомных ядра, отличающиеся тем, что при одинаковом числе нуклонов число нейтронов в одном из них равно числу протонов в другом. изомерные ядра ядра, у которых наблюдается существование метастабильных состояний с относительно… …   Термины атомной энергетики

  • Магические числа (физика) — Таблица нуклидов с указанными магическими числами. В ядерной физике магические числа  ряд натуральных чётных чисел, соотв …   Википедия

  • Теория оболочечного строения ядра — одна из ядерно физических моделей, объясняющая структуру атомного ядра. Она аналогична теории оболочечного строения атома. В оболочечной модели атома электроны наполняют электронные оболочки, и, как только оболочка заполнена, значительно… …   Википедия

  • Оболочечная модель ядра — В ядерной физике, теория оболочечного строения ядра модель, объясняющая структуру атомного ядра. Она аналогична теории оболочечного строения атома. В оболочечной модели атома электроны наполняют электронные оболочки, и, как только оболочка… …   Википедия

  • Оболочная модель ядра — В ядерной физике, теория оболочечного строения ядра модель, объясняющая структуру атомного ядра. Она аналогична теории оболочечного строения атома. В оболочечной модели атома электроны наполняют электронные оболочки, и, как только оболочка… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.