Mô hình hạt nhân tập thể

Các mô hình tập thể mô tả chuyển động phối hợp của nhiều nucleon, nắm bắt các chuyển động quay, dao động và biến dạng hạt nhân mà các mô hình hạt đơn lẻ không thể giải thích được.

Definition

Các mô hình hạt nhân tập thể mô tả các kích thích của hạt nhân liên quan đến chuyển động tương quan của nhiều nucleon, chẳng hạn như sự quay và dao động của một hình dạng hạt nhân bị biến dạng, bổ sung cho bức tranh hạt đơn lẻ của mô hình vỏ.

Scope

Chủ đề này bao gồm các mô tả về hạt nhân nói chung, từ mô hình giọt chất lỏng ban đầu đến mô hình tập thể của Bohr và Mottelson, mô hình này xử lý các chuyển động quay và dao động bề mặt của các hạt nhân bị biến dạng. Nó đề cập đến các dải quay và khoảng cách năng lượng đặc trưng của chúng, các kích thích dao động, sự xuất hiện của biến dạng hạt nhân vĩnh viễn cách xa các lớp vỏ đóng, và sự thống nhất của các mức độ tự do tập thể và hạt đơn lẻ.

Core questions

• Khi nào hạt nhân trở nên biến dạng vĩnh viễn thay vì hình cầu?
• Các kích thích quay và dao động xuất hiện trong phổ hạt nhân như thế nào?
• Làm thế nào để các chuyển động tập thể và hạt đơn lẻ được dung hòa trong một mô tả?
• Mô hình mức năng lượng tiết lộ điều gì về hình dạng hạt nhân?

Key concepts

• Biến dạng hạt nhân
• Các dải quay
• Các kích thích dao động
• Mô men quán tính của hạt nhân
• Mô men tứ cực
• Ghép nối chuyển động tập thể và hạt đơn lẻ

Key theories

Mô hình tập thể Bohr-Mottelson

Bohr và Mottelson mô tả các kích thích hạt nhân năng lượng thấp như các chuyển động quay và dao động của một bề mặt hạt nhân bị biến dạng, thống nhất chuyển động tập thể với cấu trúc vỏ hạt đơn lẻ cơ bản.

Phổ giọt chất lỏng và phổ quay

Các hạt nhân bị biến dạng thể hiện các dải quay có năng lượng tỷ lệ với mô men động lượng theo một mô hình đặc trưng, trong khi các hạt nhân gần hình cầu cho thấy các chuỗi mức dao động.

Clinical relevance

Các mô hình tập thể giải thích phổ của các hạt nhân bị biến dạng trên biểu đồ nuclit, cung cấp thông tin cho việc giải thích quang phổ tia gamma và các trạng thái spin cao, và kết nối với sự hiểu biết về phân hạch như một biến dạng tập thể biên độ lớn của hạt nhân.

History

Rainwater gợi ý vào năm 1950 rằng các hạt nhân có thể bị biến dạng vĩnh viễn, và Aage Bohr cùng Ben Mottelson đã phát triển điều này thành một mô hình tập thể định lượng vào đầu những năm 1950, mô tả các chuyển động quay và dao động hạt nhân và liên kết chúng với mô hình vỏ. Bức tranh thống nhất của họ về chuyển động hạt nhân cá thể và tập thể đã mang lại cho Bohr, Mottelson và Rainwater Giải Nobel Vật lý năm 1975.

Key figures

• Aage Bohr
• Ben Mottelson
• James Rainwater

Seminal works

• bohr1953
• boharmottelson1969

Frequently asked questions

Dải quay là gì?

Dải quay là một chuỗi các mức năng lượng hạt nhân phát sinh từ sự quay của một hạt nhân bị biến dạng, với năng lượng tăng theo một mô hình đều đặn liên quan đến mô men động lượng, giống như các mức quay của một phân tử.

Tất cả các hạt nhân có thể hiện hành vi tập thể không?

Các chuyển động quay tập thể rõ rệt nhất ở các hạt nhân cách xa các lớp vỏ đóng, nơi các hạt nhân bị biến dạng. Các hạt nhân gần số ma thuật có xu hướng hình cầu và được mô tả tốt hơn bằng chuyển động hạt đơn lẻ.