
【化】 shell model
carapace; hull; rind; shell; shuck
【化】 cover
【医】 crust; crusta; crustae; putamen; shell; testa
layer; region; stage; story; stratum; tier
【计】 layer
【医】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
former; matrix; model; mould; pattern
【计】 Cook-Torrance model; GT model GT; MOD; model; mosel
【医】 cast; model; mold; mould; pattern; phantom
【经】 matrices; matrix; model; pattern
壳层模型(Shell Model)是原子核结构理论的核心框架之一,主要描述核子在原子核内分层排布的量子行为。该模型基于量子力学原理,认为核子(质子和中子)在核内围绕共同质心运动,形成类似电子围绕原子核的壳层结构。
壳层模型源于原子物理中的电子壳层概念,后由Maria Goeppert Mayer和J. Hans D. Jensen在1949年系统提出。其核心假设为:核子在原子核内受平均势场作用,独立运动并填充离散的能级,当某壳层被填满时,原子核呈现更高的稳定性。英文术语"nuclear shell model"特指该理论在核物理中的应用。
平均场近似:假设每个核子在其他核子形成的平均势场中运动
典型势阱形式:$$ V(r) = -V_0/(1+e^{(r-R)/a}) $$
其中$R$为核半径,$a$为表面厚度参数(数据来源:《原子核物理基础》第二版)
幻数解释:成功预测2、8、20、28、50、82、126等核子数的特殊稳定性
通过引入自旋-轨道耦合项修正单粒子能级(参考:Physical Review期刊1950年刊载论文)
(实验验证数据详见美国物理学会核物理专题报告)
中文术语 | 英文对照 |
---|---|
壳层填充 | shell filling |
单粒子态 | single-particle state |
幻数核 | magic-number nuclei |
该模型与液滴模型形成互补,共同构成现代核结构理论的基础。权威拓展阅读推荐《Nuclear Physics: Principles and Applications》(John Lilley著)第三章。
壳层模型是量子力学中用于描述微观粒子排布的重要理论,主要分为原子壳层模型和原子核壳层模型两类,以下是详细解释:
定义:用于描述原子中电子排布规律的模型,基于量子力学中的量子数系统。
核心内容:
定义:描述原子核内质子与中子排布的理论,类比原子电子壳层结构,解释核稳定性现象。
核心内容:
特征 | 原子壳层模型 | 原子核壳层模型 |
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适用对象 | 电子 | 质子、中子 |
作用力 | 电磁相互作用 | 核力(强相互作用) |
幻数意义 | 电子填满壳层时稳定(如He、Ne) | 质子/中子数达到幻数时核更稳定 |
壳层模型通过量子数系统和幻数概念,统一解释了原子和原子核的稳定性规律,是量子力学在微观结构研究中的典型应用。
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