Modelos Nucleares Coletivos

Modelos coletivos descrevem o movimento coordenado de muitos nucleões, capturando rotações, vibrações e deformações nucleares que os modelos de partícula única, por si só, não conseguem explicar.

Definition

Modelos nucleares coletivos descrevem excitações do núcleo que envolvem o movimento correlacionado de muitos nucleões, como a rotação e a vibração de uma forma nuclear deformada, complementando a imagem de partícula única do modelo de camadas.

Scope

Este tópico abrange descrições do núcleo como um todo, desde o modelo inicial da gota líquida até o modelo coletivo de Bohr e Mottelson que trata as rotações e vibrações de superfície de núcleos deformados. Ele aborda bandas rotacionais e seu espaçamento de energia característico, excitações vibracionais, o aparecimento de deformação nuclear permanente longe de camadas fechadas e a unificação dos graus de liberdade coletivos e de partícula única.

Core questions

• Quando os núcleos se tornam permanentemente deformados em vez de esféricos?
• Como as excitações rotacionais e vibracionais aparecem nos espectros nucleares?
• Como os movimentos coletivos e de partícula única são reconciliados em uma única descrição?
• O que o padrão de níveis de energia revela sobre a forma nuclear?

Key concepts

• Deformação nuclear
• Bandas rotacionais
• Excitações vibracionais
• Momento de inércia do núcleo
• Momentos de quadrupolo
• Acoplamento do movimento coletivo e de partícula única

Key theories

Modelo coletivo de Bohr-Mottelson

Bohr e Mottelson descreveram as excitações nucleares de baixa energia como rotações e vibrações de uma superfície nuclear deformada, unificando o movimento coletivo com a estrutura de camadas de partícula única subjacente.

Espectros de gota líquida e rotacionais

Núcleos deformados exibem bandas rotacionais cujas energias escalam com o momento angular em um padrão característico, enquanto núcleos quase esféricos mostram sequências de níveis vibracionais.

Clinical relevance

Os modelos coletivos explicam os espectros de núcleos deformados em todo o gráfico de nuclídeos, informam a interpretação da espectroscopia de raios gama e estados de alto spin, e conectam-se à compreensão da fissão como uma deformação coletiva de grande amplitude do núcleo.

History

Rainwater sugeriu em 1950 que os núcleos poderiam ser permanentemente deformados, e Aage Bohr e Ben Mottelson desenvolveram isso em um modelo coletivo quantitativo no início da década de 1950 que descrevia as rotações e vibrações nucleares e as ligava ao modelo de camadas. Sua imagem unificada do movimento nuclear individual e coletivo rendeu a Bohr, Mottelson e Rainwater o Prêmio Nobel de Física de 1975.

Key figures

• Aage Bohr
• Ben Mottelson
• James Rainwater

Seminal works

• bohr1953
• boharmottelson1969

Frequently asked questions

O que é uma banda rotacional?

Uma banda rotacional é uma sequência de níveis de energia nuclear que surgem da rotação de um núcleo deformado, com energias aumentando em um padrão regular relacionado ao momento angular, muito parecido com os níveis rotacionais de uma molécula.

Todos os núcleos mostram comportamento coletivo?

As rotações coletivas são mais pronunciadas em núcleos distantes das camadas fechadas, onde os núcleos são deformados. Núcleos próximos a números mágicos tendem a ser esféricos e são melhor descritos pelo movimento de partícula única.