集体核模型

集体模型描述了许多核子的协同运动，捕捉了单粒子模型无法解释的核转动、振动和形变。

Definition

集体核模型描述了涉及许多核子协同运动的原子核激发，例如形变核形状的转动和振动，补充了壳模型的单粒子图像。

Scope

本主题涵盖了对原子核整体的描述，从早期的液滴模型到玻尔和莫特尔森的集体模型，后者处理了形变原子核的转动和表面振动。它涉及转动带及其特征能量间距、振动激发、远离闭合壳层时出现的永久核形变，以及集体自由度和单粒子自由度的统一。

Core questions

• 原子核何时会永久形变而非球形？
• 转动和振动激发如何在核能谱中出现？
• 集体运动和单粒子运动如何在一个描述中得到协调？
• 能级模式揭示了原子核形状的哪些信息？

Key concepts

• 核形变
• 转动带
• 振动激发
• 原子核转动惯量
• 四极矩
• 集体运动与单粒子运动的耦合

Key theories

玻尔-莫特尔森集体模型

玻尔和莫特尔森将低激发核态描述为形变核表面的转动和振动，统一了集体运动与底层的单粒子壳层结构。

液滴模型与转动能谱

形变核表现出转动带，其能量以与角动量相关的特征模式变化，而近球形核则显示振动能级序列。

Clinical relevance

集体模型解释了核素图上形变核的能谱，为伽马射线谱和高自旋态的解释提供了依据，并与将裂变理解为原子核大振幅集体形变相关联。

History

雷恩沃特（Rainwater）在1950年提出原子核可能永久形变，阿格·玻尔（Aage Bohr）和本·莫特尔森（Ben Mottelson）在1950年代早期将其发展为定量的集体模型，描述了核转动和振动，并将其与壳模型联系起来。他们关于个体和集体核运动的统一图像使玻尔、莫特尔森和雷恩沃特获得了1975年诺贝尔物理学奖。

Key figures

• Aage Bohr
• Ben Mottelson
• James Rainwater

Seminal works

• bohr1953
• boharmottelson1969

Frequently asked questions

什么是转动带？

转动带是由于形变核的转动而产生的一系列核能级，其能量以与角动量相关的规律模式增加，非常类似于分子的转动能级。

所有原子核都表现出集体行为吗？

集体转动在远离闭合壳层的原子核中最为显著，这些原子核是形变的。接近幻数的原子核倾向于呈球形，并且更适合用单粒子运动来描述。