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原子核滴線(xiàn)[量子分子動(dòng)力學(xué)之家]
原子核滴線(xiàn)
 更新時(shí)間:2010-11-10 11:34:36  點(diǎn)擊數:290
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滴線(xiàn)的定義:原子核的中子數為橫坐標,以質(zhì)子數為縱坐標形成的核素圖中,在原子核的豐質(zhì)子一側和豐中子一側,各有一條邊界線(xiàn),分別稱(chēng)為質(zhì)子滴線(xiàn)和中子滴線(xiàn),滴線(xiàn)就是單中子(單質(zhì)子)分離能為零的輪廓線(xiàn)。超出滴線(xiàn)外的原子核在理論上是不存在的,其核子因分離能小于零不能束縛在一起形成原子核。
 
滴線(xiàn)的研究意義:滴線(xiàn)的研究十分重要,譬如:在核天體物理學(xué)中,滴線(xiàn)在爆炸性的核合成以及其他極端溫度和壓強下的狀態(tài)如中子星等的研究中非常重要。此外,快速中子俘獲過(guò)程通常發(fā)生在中子滴線(xiàn)附近;X射線(xiàn)爆發(fā)的質(zhì)子俘獲過(guò)程除了一些光致分裂等待點(diǎn)外也發(fā)生在質(zhì)子滴線(xiàn)附近,因此,滴線(xiàn)與這兩個(gè)過(guò)程聯(lián)系得也非常緊密。在核物理中,對極端豐中子物質(zhì)如暈核、皮核等奇異核的研究是一個(gè)相當前沿的課題,這些都與滴線(xiàn)相關(guān)。
 
滴線(xiàn)的計算方法:滴線(xiàn)的定義為單中子(單質(zhì)子)分離能為零的輪廓線(xiàn),但由于原子核的中子數和質(zhì)子數只能為整數。而單中子分離能計算式為 Sn=B(A,Z)-B(A-1,Z),單質(zhì)子分離能計算式為Sp=B(A,Z)-B(A-1,Z-1),其中B(A,Z)是質(zhì)量數為A電荷數為Z的原子核結合能,所以滴線(xiàn)核的Sn或Sp難以嚴格等于零。這就意味著(zhù)滴線(xiàn)并非線(xiàn)性,而是看起來(lái)像一個(gè)階梯函數。滴線(xiàn)可以如下計算:對于具有相同質(zhì)子數Zi的原子核,找出單質(zhì)子分離能Sp<0 并且中子數最大的核定義為質(zhì)子滴線(xiàn)核。同理,對于具有相同中子數Ni的原子核,找出單中子分離能Sn<0并且質(zhì)子數最大的核為中子滴線(xiàn)核。將所有的質(zhì)子滴線(xiàn)核及中子滴線(xiàn)核畫(huà)在以中子數為橫坐標,質(zhì)子數為縱坐標的圖上就得到了滴線(xiàn)圖。
 
基于半經(jīng)驗的宏觀(guān)-微觀(guān)質(zhì)量公式計算出來(lái)的滴線(xiàn)如下圖

從圖中可以看出,目前實(shí)驗上已測量的原子核(黑色)很靠近質(zhì)子滴線(xiàn)(紅色),而距離中子滴線(xiàn)(綠色)還有較遠的距離。
另外殼效應對滴線(xiàn)有明顯的影響。在幻數核附近,滴線(xiàn)出現明顯的不連續;另外對效應導致滴線(xiàn)的鋸齒狀。
 
下面給出理論預言的核素圖
 
黑點(diǎn)表示穩定的原子核,黑點(diǎn)構成的曲線(xiàn)稱(chēng)為beta穩定線(xiàn),可以粗略地由函數Z=0.5A[1-0.4A/(A+200)]表示。黃點(diǎn)表示會(huì )發(fā)生alpha衰變的原子核;灰色表示理論預言存在的原子核;紅線(xiàn)給出幻數的位置。
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