แบบจำลองรวมของนิวเคลียส
แบบจำลองรวมอธิบายการเคลื่อนที่ที่ประสานกันของนิวคลีออนจำนวนมาก โดยจับการหมุน การสั่น และการเปลี่ยนรูปของนิวเคลียสที่แบบจำลองอนุภาคเดี่ยวไม่สามารถอธิบายได้
Definition
แบบจำลองรวมของนิวเคลียสอธิบายการกระตุ้นของนิวเคลียสที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ที่สัมพันธ์กันของนิวคลีออนจำนวนมาก เช่น การหมุนและการสั่นของรูปร่างนิวเคลียสที่เปลี่ยนรูป ซึ่งเสริมภาพอนุภาคเดี่ยวของแบบจำลองเชลล์
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมคำอธิบายของนิวเคลียสโดยรวม ตั้งแต่แบบจำลองหยดของเหลวในยุคแรกเริ่ม ไปจนถึงแบบจำลองรวมของบอร์และมอทเทลสันที่อธิบายการหมุนและการสั่นของพื้นผิวของนิวเคลียสที่เปลี่ยนรูปได้ นอกจากนี้ยังกล่าวถึงแถบการหมุนและระยะห่างของพลังงานที่เป็นลักษณะเฉพาะ การกระตุ้นแบบสั่น การปรากฏของการเปลี่ยนรูปของนิวเคลียสอย่างถาวรเมื่อห่างจากเชลล์ปิด และการรวมกันของระดับความเป็นอิสระแบบรวมและแบบอนุภาคเดี่ยว
Core questions
- เมื่อใดที่นิวเคลียสจะเปลี่ยนรูปอย่างถาวรแทนที่จะเป็นทรงกลม?
- การกระตุ้นแบบหมุนและการสั่นปรากฏในสเปกตรัมของนิวเคลียสได้อย่างไร?
- การเคลื่อนที่แบบรวมและแบบอนุภาคเดี่ยวถูกทำให้สอดคล้องกันในคำอธิบายเดียวได้อย่างไร?
- รูปแบบของระดับพลังงานเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับรูปร่างของนิวเคลียส?
Key concepts
- การเปลี่ยนรูปของนิวเคลียส
- แถบการหมุน
- การกระตุ้นแบบสั่น
- โมเมนต์ความเฉื่อยของนิวเคลียส
- โมเมนต์ควอดรูโพล
- การเชื่อมโยงของการเคลื่อนที่แบบรวมและแบบอนุภาคเดี่ยว
Key theories
- แบบจำลองรวมของบอร์-มอทเทลสัน
- บอร์และมอทเทลสันอธิบายการกระตุ้นของนิวเคลียสที่มีพลังงานต่ำในรูปของการหมุนและการสั่นของพื้นผิวนิวเคลียสที่เปลี่ยนรูป โดยรวมการเคลื่อนที่แบบรวมเข้ากับโครงสร้างเชลล์ของอนุภาคเดี่ยวที่อยู่เบื้องหลัง
- สเปกตรัมแบบหยดของเหลวและการหมุน
- นิวเคลียสที่เปลี่ยนรูปแสดงแถบการหมุนซึ่งพลังงานจะปรับขนาดตามโมเมนตัมเชิงมุมในรูปแบบเฉพาะ ในขณะที่นิวเคลียสที่ใกล้ทรงกลมจะแสดงลำดับระดับการสั่น
Clinical relevance
แบบจำลองรวมอธิบายสเปกตรัมของนิวเคลียสที่เปลี่ยนรูปได้ทั่วทั้งแผนภูมินิวไคลด์ ให้ข้อมูลในการตีความสเปกโทรสโกปีรังสีแกมมาและสถานะสปินสูง และเชื่อมโยงกับความเข้าใจเกี่ยวกับการแตกตัวของนิวเคลียส (fission) ในฐานะการเปลี่ยนรูปของนิวเคลียสแบบรวมที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่
History
เรนวอเตอร์เสนอในปี 1950 ว่านิวเคลียสสามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างถาวร และอาเก บอร์ กับเบน มอทเทลสัน ได้พัฒนาสิ่งนี้ให้เป็นแบบจำลองรวมเชิงปริมาณในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ซึ่งอธิบายการหมุนและการสั่นของนิวเคลียส และเชื่อมโยงกับแบบจำลองเชลล์ ภาพรวมที่เป็นหนึ่งเดียวของการเคลื่อนที่ของนิวเคลียสแบบเดี่ยวและแบบรวมนี้ ทำให้บอร์ มอทเทลสัน และเรนวอเตอร์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1975
Key figures
- Aage Bohr
- Ben Mottelson
- James Rainwater
Related topics
Seminal works
- bohr1953
- boharmottelson1969
Frequently asked questions
- แถบการหมุนคืออะไร?
- แถบการหมุนคือลำดับของระดับพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการหมุนของนิวเคลียสที่เปลี่ยนรูป โดยมีพลังงานเพิ่มขึ้นในรูปแบบปกติที่เกี่ยวข้องกับโมเมนตัมเชิงมุม คล้ายกับระดับการหมุนของโมเลกุล
- นิวเคลียสทั้งหมดแสดงพฤติกรรมแบบรวมหรือไม่?
- การหมุนแบบรวมจะเด่นชัดที่สุดในนิวเคลียสที่อยู่ห่างจากเชลล์ปิด ซึ่งนิวเคลียสจะเปลี่ยนรูป นิวเคลียสที่อยู่ใกล้เลขมหัศจรรย์มักจะเป็นทรงกลมและถูกอธิบายได้ดีกว่าด้วยการเคลื่อนที่ของอนุภาคเดี่ยว