PDF《《原子物理学》》

且Li在地壳中较 丰富. T → 3He + ? + ?e (T1/2 = 12.3y) "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu B. 核结构模型 (相对原子而言更算不清啊:非微扰…?s~1) "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu B1,核力:短程、饱和、排斥芯 重核内所有核子之间都存在相互作用吗? ?若核力为长程力,每个核子与所有其他核子作用.设任一对 核子作用而释放能量s,则结合能B?sA2(引力Eg ?M2 ) ?实验:结合能B?A ?原因:核力的短程性(饱和性). 核子只与临近其他核子作用, 力程~1fm ? B?A实验:结合能B?A ?排斥芯: 尽管长程吸引, 但短程显著排斥! 只与临近几个核子作用 质子p 中子n "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu B1,核力:电荷无关性 质子与中子的核力有区别吗? ?3H与3He的结合能: ?p-p库仑能:~e2/(2fm) ~ 0.72 MeV ~ 0.76MeV ?结论:核力不敏感地依赖于电荷,质子、中子的作用相近. ?同位旋 I:质子和中子被看作一种粒子 ? 核子 核子具有同位旋I = 1/2.类似于自旋空间,核子在同位旋空 间的第三方向分量I3 = ±1/2. I3(质子) = ?, I3(中子) = -1/2. 电荷Q = I3 + 1/2 8.48MeV 7.72MeV - = 0.76MeV 都去掉一个中子怎么样:2H(np) vs 2He(pp)? T1/2~12y 稳定 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu B1,核力:产生 汤川介子模型: ?核力通过交换介子产生(类似电荷交换光子产生电磁作用) ?1935:汤川预言(Nobel'49);

介子:质量介于核子、e之间 ?1937:m(介)子,mm = 207me;

但不参与强作用,故非汤川介子 ?1947:Powell发现p介子(Nobel'50),mp ~ 300me;

汤川介子 ~2fm Mc2 ~ ?c/(2fm) ~ 200mec2 核力的夸克模型:作为色作用的剩余力 ?夸克之间通过色力而作用(QCD) ?类似于分子间Van de Waals力,核力也是剩余力 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu 图象:核由自由核子(Fermi子)组成 根据:核子遵从Pauli原理,在核内的运 动具有独立性 B2,Fermi气体模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu ?计算核子总动能(非相对论情形下) ?自旋Fermion的Fermi能: 设:n0 = nn + np;

nn = (N/A)n0, np = (Z/A)n0,N = A-Z 中子: 质子: 其中: 总动能: 即N = Z = A/2时原子核稳定 将Ek(Z)在Z = A/2处展开: 液滴模型中对称能修正项 B2,Fermi气体模型 图象:将原子核看作荷电液滴 根据:重核比结合能近似常数,相互作 用是短程的、与液滴中分子结合能相似 比结合能唯象公式:Bethe-Weizsacker 经典液滴 量子修正 B3,液滴模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu 对于重核,体积V ~ A ~ R3 B3,液滴模型 多重的原子核 就可完全忽略 库仑能了? "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu 五个经验常数通过重核比结合能实验数 据拟合确定: 原子质量单位 u =

931 MeV = 1.66?10-24 g B3,液滴模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu 动机:核子非自由,如何考虑其作用? 需要:为何存在幻数? 质子幻数:Z = 2, 8, 20, 28, 50, 82. 中子幻数:N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. B4,壳层模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu ?平均场近似(只有

2、

8、20) ?LS耦合!耦合常数>>1/137 B4,壳层模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu ?中子幻数与元素丰度:r过程与s过程 B4,壳层模型 总结A1,反应能 A2,反应截面 A3,核裂变与核聚变 B1,核力 B2,Fermi气体模型 B3,液滴模型 B4,壳层模型 "Atomic Physics" http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/ R. X. Xu 作业思考题:5-11 习题:5-