结合能用原子质量表示:
B=[ZMH+(A-Z)mn-M]c
式中,MH 为氢原子的质量。这其中忽略掉了电子与原子核形成原子的结合能,这是因为原子 结合能是 eV 量级,而原子核结合能为 MeV 量级[4]。
2 原子核的宏观—微观模型
原子核中的主要相互作用力是核力,目前关于它的性质人们还没有了解的十分清楚,即 使清楚也存在一个非常棘手的多体问题,即核内的核子数量很多,不能和两体问题一样简单 地求解,但是核子数也不是特别多,不能够采用统计的方法。因此只能提出各种原子核的结 构模型对于核内的运动情况作近似的唯象的描述。1932 年以来人们已提出了许许多多的核结 构模型:有液滴模型,著名的壳层模型(由迈耶和詹森 1949 年提出,他们因此而获得了 1963 年的诺贝尔物理学奖),还有核的集体模型。在本文中,主要使用了液滴模型以及根据液滴模 型导出的魏扎克质量公式并考虑了微观部分的壳修正来计算核质量。 文献综述
2。1 宏观:液滴模型
在液滴模型中,原子核被看成是一颗不可压缩的密度均匀的带电液滴,并且具有锐表面。 从这个模型出发导出包含有体积能项、表面能项、库仑能项、对称能项和对能项的原子核质 量公式,这个半经验的公式较为符合地描述了原子核的质量,尤其是对于比较稳定的核,它给 出的结合能与实验值的标准偏差接近 2-3MeV。
提出液滴模型有以下的物理依据:
(1)原子核的结合能同原子核质量数 A 成正比,也即原子核中的每个核子的平均结合能 几乎为常数,说明核力具有饱和性,原子核中的核子只同附近的几个核子相互作用,这和液 体中的分子只同周围的分子有相互作用的情况相类似。
(2)原子核的体积与原子核质量数 A 成正比,密度ρ不随 A 的变化而变化,正如液体的 密度是固定的常数,不随液滴的大小而变,所以可以把原子核类比成如同一粒“液滴”,这就 是原子核的液滴模型,它能解释原子核的α、β衰变和核裂变的某些实验上的现象和规律[5]。
2。1。1 基于液滴模型的结合能半经验公式
由液滴模型,原子核的结合能 B 主要包括体积能项 Bv,表面能项 Bs 和库仑能项 Bc 三项: B=Bv+Bs+Bc
体积能 Bv 项,是原子核结合能的主要贡献项,它与体积 V 成正比,而在液滴模型中,V 与 A 成正比,因此 Bv 与 A 成正比:
Bv=avA
其中 av 是体积能系数。
将原子核看作液滴时,具有确定的锐表面,处于表面的核子,只受到其内侧的核子的作 用,比内部的核子受到其他核子的作用小一些,因此我们在结合能中需要考虑内部核子与表 面核子的这部分能量差异,进行修正,将表面核子的结合能与液体表面张力作用类比,产生 一个对结合能的修正项,称为表面能项 Bs,与原子核的表面积 S 成正比。球型核的半径可经来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-
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验地表示为,R=r0A
,其中 r0 为核半径常数。此时,表面积 S=4πR =4πr0 A,由此
其中,as 是表面能系数,负号表示表面能的作用与体积能相反,表面能的作用是使原子核拥 有尽可能小的表面积,在体积一定的情况下,球型拥有最小的表面积,因此常常将原子核近 似地看作球型结构。