加载中…
个人资料
朱国山
朱国山
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:11,632
  • 关注人气:34
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

原子核结构——共价耦合环

(2018-01-27 08:31:39)
标签:

物理学

原子核结构——共价耦合环

原子核由带正电荷的质子与呈电中性的中子组成,由上节可知中子的结构与质子基本相同,中子只在外层多了一个绕旋的电子,原子核就是由这两种基本相同的粒子组成,目前没有发现有第三种粒子共同组成原子核,所以原子核的构成机理,结构形式就是由质子、中子这两种粒子的性质所决定。实验可知原子核有差不多一半的核子是质子,因此原子核带有较强的正电荷,核子间应有较强的电斥力,质子、中子在这较强的电斥力环境是如何结合起来的呢,下面从质子、中子的性质入手进行分析。

中子就是质子俘获了一个电子所构成,独立的中子是不稳定的粒子,容易失去外层的电子,说明此电子绕中子旋转的轨道不是稳态的,是有一定能量的激发态,从 是稳定的原子核结构可以看出,当一个中子与一个质子结合时,中子的电子轨道就能很好地稳定下来,说明两个核子与一个电子构成核子共价键的形式,电子处于一种稳定的基态,这也是原子核结合核子的最要的一种方式:核共价键。

为一个质子二个中子的原子核,是半衰期12.32年的不稳定核,说明核共价键只能是在一个质子与一个中子间建立,无法于多出的一个中子构成共价键。个中子之间之间呈电中性,相互之间应该形成核共价键,但事实上并没有观察到,可能是共价的电子轨道太小,一个轨道上如果存在二个电子,相互斥力大于电子的自旋磁矩耦合力,二个电子在这样核子间的小轨道上无法共存,因此不能形成中子间的核共价键, 另一个中子只能以中心正电子自旋耦合形成,构成自旋耦合环,结合成原子核,单凭耦合环与另外二个核子结合显然结合力不够强,结构不够稳定性差,呈放射性。

是两个质子与一个中子结合的原子核,是稳定的原子核,根据上面一质子与一中子构成共价式核结构,另一个质子只能以自旋耦合环的形式结合为原子核,此环结构中的质子呈正电性,与核子共价对有较强的斥力,因此稳定性要远低于 ,或很难成核,而事实这是个没有放射性的一个稳定核,合理的解释:一个中子外的电子与另外二个质子构成了三元共价键,在氦的同位素中 的丰度是极低的,只有.34×10−6说明形成核子三元共价,是较为困难的,平均核子能量936.471099MeV,这种三元共价结构,在大多数原子核中是少见的,最常见的是二元核共价,

是二个质子与二个中子构成的原子核,其稳定性强,自然丰度高达0.99999866,其核结构为2个质子与2个中子,构成2对核子共价键,这2个核子对又构成4核子的耦合环,结合力能,平均核子能量低,为932.100257MeV,较 低很多,这是原子核最常见的核子结合方式。

核子共价键结合力+Fj,该力大小基本稳定,与原子核环境可能有小幅度的变化。

核子自旋耦合力+Fn,该力与环内耦合的核子有一定的关系,耦合的核子越多,耦合力有一定量的关弱。

核子质能场耦合力+Fc,该力与核子数有关,核子数越多,可能耦合力越强,但这是个相当弱的力,较其它几种力都弱很多。

核子电斥力Fc,该力与质子数有明显的正相关。

原子核的结合力F=+Fj+Fn+FcFc

+Fj+Fn+Fc≥−Fc时组成的原子核才能存在,但满足这个条件的原子核不一定就是稳定的原子核,核子有较高的能势时,振荡的核子会将能量传递给结合最弱的粒子,使这个粒子发生衰变。

 

由上可知核共价键只能在一个质子与一个中子间建立成核子对,若原子核只有这种结合方式,显然不能构成较大的原子核,要构成较大的原子核必有能使多核子相连的结合力,这种结合力就是核子(质子和中子)中心的正电子自旋磁矩产的相互耦合力,独立的核子其中心正电子的自旋磁矩被自我耦合闭合在一个小的空间内,对外不显磁性,只有强外磁或有其它核子的耦合时,这种闭合的磁环才能打开,这一原理在讲电子自旋时就有充分的说明,在此不再重述。

原子核尺寸极小(在10-15~10-14m之间),核子间的距离也很小,因此核子中心的正电子自旋磁矩耦合力也相当强,核子间的自旋耦合,可以是2个核子、3个核子、4个核子或更多的核子。显然环内只有质子,电斥力过强无法相互耦合,或环内只有中子,中子外层的电子间也有较强的斥力,也难以相互耦合,最理想的耦合环是质子、中子相间插入,减少了核子间的电斥力,同时相间插入质子或中子,能形成强力的核共价键,这样的环是最稳固的,最常见的核结构形式。

耦合环核子间呈串联式,环的存在决定于环中很薄弱的部分,环的薄弱部分显然是相临为同类的核子,相临都是质子的环可能很难存在,相临为中子的环有存在的可能,当环中插有相临的中子时,中子居于核的中心部位,是可以稳定的。

耦合环是组成核的单元结构之一,核子共价键也是组成核的一个单元体,复杂的原子核,是这类单元体组合而成。

原子核的核子环形式可以多种多样。多环重叠,环之间靠核子的质能场耦合相连,大环套小环,多环链式相套等,孤立的中子堆积在环中心的空位中,带有电荷的核子对或核子环,由于电斥力作用分布在外层部分,主环由核共价键对构成,耳环中耦合有小量多余的中子,中子分布于环内侧,从耦合环结构可以看出,大原子核由于环结构的存在,核中心呈空虚状态,中心空虚处由于正电势作用,不可能放入带电的质子或核子共价对, 只能放进电中性的中子,从下面的核素图也可以看出,大原子核的中子比质子多,原子序号20以下的小原子核质子中子比可以是11,大于20序号的原子核,质子、中子等比的纯耦合环结构,由于中心空虚,核子振荡自由度太大,不利于核结构的稳定,中心的空位必须由中子填实,核结构稳固充实,核子振荡小,核动态能量低,核子结构才稳定,没有衰变现象。

 

 

堆积在中心的中子,也是较稳定的中子,中子外层电子由于相临核子的作用影响,电子轨道受到限制,或电子动能缩减,或中子轨道上的电子由于外层核子的内压力,使二个中子间的电子可以形成双电子的核子共价键,使大原子中心可能堆积填充上中子,从核素图可以看出,大原子的中子、质子比基本为3:2,这于核环结构是相适应的。

由上面的原子核结构可以看出,原子核并没有强相互作用力,所谓的强相互作用力,就是核子的共价键作用力,核子中心正电子自旋磁矩的耦合力,显而易见这些作用力都是短程的具有饱和性的,与所谓的强相互作用力不可思意的特性是相当吻合。

本文是《能量场微观物理学》的一部分,全文下载:https://pan.baidu.com/s/1qZEWPly 密码:pim6

原子核结构——共价耦合环

原子核结构——共价耦合环

原子核结构——共价耦合环

原子核结构——共价耦合环

原子核结构——共价耦合环

原子核结构——共价耦合环

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有