
【化】 shell model
carapace; hull; rind; shell; shuck
【化】 cover
【醫】 crust; crusta; crustae; putamen; shell; testa
former; matrix; model; mould; pattern
【計】 Cook-Torrance model; GT model GT; MOD; model; mosel
【醫】 cast; model; mold; mould; pattern; phantom
【經】 matrices; matrix; model; pattern
殼模型(Shell Model)是核物理學中描述原子核結構的核心理論之一,其核心假設是原子核内的質子和中子圍繞一個平均勢場獨立運動,并填充分立的殼層軌道。該模型起源于1949年瑪麗亞·戈佩特-梅耶(Maria Goeppert-Mayer)和J·漢斯·D·延森(J. Hans D. Jensen)的突破性研究,兩人因此獲得1963年諾貝爾物理學獎。
殼層填充規則
原子核的質子和中子按照特定能級順序填充殼層,類似于電子在原子中的分布。當核子填滿某個殼層時,原子核呈現較高穩定性,對應“幻數”(如2, 8, 20, 28等)。例如,氧-16(8質子+8中子)因雙幻數結構而高度穩定。
自旋-軌道耦合
該模型引入核子自旋與軌道角動量的強耦合作用,成功解釋了傳統勢場模型無法推導的幻數序列。這一機制在《Nuclear Physics》期刊中被多次驗證。
激發态預測
通過計算單粒子躍遷概率,殼模型能精确預測原子核的激發态能量和衰變路徑。例如,碳-12的Hoyle态(7.65 MeV)理論值與實驗誤差小于1%。
“殼模型”是核物理學中用于描述原子核結構的理論模型,其核心思想是假設核子(質子和中子)在原子核内以類似電子殼層的方式分層排布。以下是詳細解釋:
殼層結構類比
該模型借鑒了原子中電子分層排布的概念,認為核子在原子核内受到平均勢場作用,形成獨立運動的殼層結構。當質子或中子數達到特定“幻數”(如2、8、20、28、50、82、126)時,原子核會呈現更高的穩定性。
量子力學基礎
核子的運動狀态由量子數描述,包括主量子數(n)、軌道角動量量子數(l)、磁量子數(m)等,類似于電子在原子中的量子化軌道。
解釋核穩定性
幻數對應的原子核因殼層填滿而具有閉殼結構,導緻結合能較高,例如自然界中豐度較高的(text{He})(質子數2)、(^{16}text{O})(質子數8)等。
預測核性質
殼模型能精确計算核能級、磁矩、躍遷概率等微觀性質,是研究原子核結構的重要工具。
計算複雜性
傳統殼模型需處理大量核子組合态,計算量隨核子數指數增長,導緻實際應用受限。
殼演化現象
在遠離穩定線的滴線核中,傳統幻數可能發生變化,需結合其他模型(如協變密度泛函理論)修正。
若需更深入的理論推導或實驗案例,可參考和中的文獻與計算實例。
【别人正在浏覽】