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原子核滴线[量子分子动力学之家]
原子核滴线
 更新时间:2010/11/10 11:34:36  点击数:5831
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滴线的定义:原子核的中子数为横坐标,以质子数为纵坐标形成的核素图中,在原子核的丰质子一侧和丰中子一侧,各有一条边界线,分别称为质子滴线和中子滴线,滴线就是单中子(单质子)分离能为零的轮廓线。超出滴线外的原子核在理论上是不存在的或者寿命极短,其核子因分离能小于零不能束缚在一起形成原子核。
 
滴线的研究意义:滴线的研究十分重要,譬如:在核天体物理学中,滴线在爆炸性的核合成以及其他极端温度和压强下的状态如中子星等的研究中非常重要。此外,快速中子俘获过程通常发生在中子滴线附近;X射线爆发的质子俘获过程除了一些光致分裂等待点外也发生在质子滴线附近,因此,滴线与这两个过程联系得也非常紧密。在核物理中,对极端丰中子物质如晕核、皮核等奇异核的研究是一个相当前沿的课题,这些都与滴线相关。
 
滴线的计算方法:滴线的定义为单中子(单质子)分离能为零的轮廓线,但由于原子核的中子数和质子数只能为整数。而单中子分离能计算式为 Sn=B(A,Z)-B(A-1,Z),单质子分离能计算式为Sp=B(A,Z)-B(A-1,Z-1),其中B(A,Z)是质量数为A电荷数为Z的原子核结合能,所以滴线核的Sn或Sp难以严格等于零。这就意味着滴线并非线性,而是看起来像一个阶梯函数。滴线可以如下计算:对于具有相同质子数Zi的原子核,找出单质子分离能Sp<0 并且中子数最大的核定义为质子滴线核。同理,对于具有相同中子数Ni的原子核,找出单中子分离能Sn<0并且质子数最大的核为中子滴线核。将所有的质子滴线核及中子滴线核画在以中子数为横坐标,质子数为纵坐标的图上就得到了滴线图。
 
基于半经验的宏观-微观质量公式计算出来的滴线如下图

从图中可以看出,目前实验上已测量的原子核(黑色)很靠近质子滴线(红色),而距离中子滴线(绿色)还有较远的距离。
另外壳效应对滴线有明显的影响。在幻数核附近,滴线出现明显的不连续;另外对效应导致滴线的锯齿状。
 
下面给出理论预言的核素图
 
黑点表示稳定的原子核,黑点构成的曲线称为beta稳定线,可以粗略地由函数Z=0.5A[1-0.4A/(A+200)]表示。黄点表示会发生alpha衰变的原子核;灰色表示理论预言存在的原子核;红线给出幻数的位置。
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