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质子的结构模型决定了原子核的壳层结构

(2025-03-10 20:18:31)
标签:

学术研究

分类: 物理理论
我在《质子的组成及结构》一文中论述到,电子是负元电荷基本粒子,根据质子和电子的质量可以推测,质子由约1836个基本粒子组成,含一个正元电荷和其余中性基本粒子。在原子核中除氢原子核外,原子核中质子所含的中性基本粒子分布不均质子之间中性粒子相互吸引,正电荷相互排斥,形成三部分结构,与现代夸克模型不同,其结构示意图如下:
质子的结构模型决定了原子核的壳层结构

图中黄色部分代表质子中中性基本粒子集中区域,BC线段的端点BC是原子核中两个相邻质子正元电荷基本粒子的位置。不均匀的三部分:质量集中区域黄色、电荷存在区域、空区域。

从质子的示意图中可以看出,一个质子的空间几乎能容纳一个中子,中子和质子相互作用最强的部分也集中在图中黄色区域,当黄色区域被中子包围,这些原子核就特别稳定,这一点很像惰性气体的原子,因此原子核也有壳层结构。内层原子核稳定后,当质子、中子数再增加形成新的一层,新的一层没有被中子完全包围,原子核就不稳定,当新的一层被中子完全包围,又形成新的稳定的原子核,依次类推。所以会出现科学家得出的结论:核结构即原子核的结构。原子核的结构有些类似于原子,当原子核内的质子数或中子数分别(或同时)等于2、8、20、28、50、82等幻数时,这些原子核就特别稳定,壳层模型是迄今为止最成功的核模型。特别说明:氢原子核即存在于氢原子的质子基本粒子的分布是均匀的。

由于原子核中中子、质子形成的力的相互作用很难实现真正的平衡,所以绝大多数的原子核不是正球形的。原子核壳模型不断在发展,出现了各种改进的壳模型。如,针对非球形的原子核,发展了变形的壳层模型,即得到广泛应用的Nilsson模型;能考虑原子核转动的推转壳模型,投影壳模型;以及近年来才发展起来的有可能对重核做“精确”计算的Monte-Carlo 壳模型。这样,就使得壳模型能解释的实验数据越来越多,适用的范围越来越大,几乎成为各种宏观的、唯象模型的微观基础。壳层模型是迄今为止最成功的核模型。

结论:原子核的壳层结构是由质子的结构决定的。

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