Shell Model of NucleusVisualizing t

Shell Model of Nucleus

Visualizing the densely packed nucleus in terms of orbits and shells seems much less plausible than the corresponding shell model for atomic electrons. You can easily believe that an atomic electron can complete many orbits without running into anything, but you expect protons and neutrons in a nucleus to be in a continuous process of collision with each other. But dense-gas type models of nuclei with multiple collisions between particles didn't fit the data, and remarkable patterns like the "magic numbers" in the stability of nuclei suggested the seemingly improbable shell structure.

With the enormous strong force acting between them and with so many nucleons to collide with, how can nucleons possibly complete whole orbits without interacting? This has the marks of a Pauli exclusion principle process, where two fermions cannot occupy the same quantum state. If there are no nearby, unfilled quantum states that are in reach of the available energy for an interaction, then the interaction will not occur. This is a essentially quantum idea - if there is not an available "hole" for a collision to knock a nucleon into, then the collision will not occur. There is no classical analog to this situation.

The evidence for a kind of shell structure and a limited number of allowed energy states suggests that a nucleon moves in some kind of effective potential well created by the forces of all the other nucleons. This leads to energy quantization in a manner similar to the square well and harmonic oscillator potentials. Since the details of the well determine the energies, much effort has gone into construction of potential wells for the modeling of the observed nuclear energy levels. Solving for the energies from such potentials gives a series of energy levels like that at left below. The labels on the levels are somewhat different from the corresponding symbols for atomic energy levels. The energy levels increase with orbital angular momentum quantum number l, and the s,p,d,f... symbols are used for l=0,1,2,3... just like the atomic case. But there is really no physical analog to the principal quantum number n, so the numbers associated with the level just start at n=1 for the lowest level associated with a given orbital quantum number, giving such symbols as 1g which could not occur in the atomic labeling scheme. The quantum number for orbital angular momentum is not limited to n as in the atomic case.


In addition to the dependence on the details of the potential well and the orbital quantum number, there is a sizable spin-orbit interaction which splits the levels by an amount which increases with orbital quantum number. This leads to the overlapping levels as shown in the illustration. The subscript indicates the value of the total angular momentum j, and the multiplicity of the state is 2j + 1. The contribution of a proton to the energy is somewhat different from that of a neutron because of the coulomb repulsion, but it makes little difference in the appearance of the set of energy levels.

With this set of identified nuclear states and the magic numbers, we can predict the net nuclear spin of a nucleus and represent it's nuclear state by based on the identification of the level of the odd nucleon in the order of states shown above. The parity of the state can also be predicted, so the single particle shell model has shown itself to be of significant benefit in characterizing nuclei.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เปลือกแบบจำลองของนิวเคลียสแสดงผลนิวเคลียสบรรจุหนาแน่นไปในวงโคจรและเชลล์น่าเป็นไปได้มากน้อยกว่าแบบเชลล์ที่สอดคล้องกันสำหรับอะตอมอิเล็กตรอน นอกจากนี้คุณได้อย่างง่ายดายสามารถเชื่อว่า อิเล็กตรอนอะตอมสามารถทำวงโคจรมากโดยไม่ต้องทำงานเป็นอะไร แต่คุณจะ neutrons และโปรตอนในนิวเคลียสจะอยู่ในกระบวนการต่อเนื่องของการชนกัน แต่แบบหนาแน่นของก๊าซชนิดแอลฟากับหลายไม่เกิดการชนระหว่างอนุภาคไม่พอดีกับข้อมูล และรูปแบบที่โดดเด่นเช่น "เลขมหัศจรรย์" ในความมั่นคงของแอลฟาแนะนำโครงสร้างเปลือกดูเหมือน improbableขนาดใหญ่แข็งแรงทำหน้าที่ระหว่าง และ nucleons จำนวนมากประเชิญ วิธีสามารถ nucleons อาจทำวงโคจรทั้งหมดโดยไม่โต้ตอบ มีกระบวนการหลัก Pauli, fermions สองไม่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันที่เครื่องหมาย ถ้าไม่ใกล้เคียง รัฐควอนตัมรูปที่อยู่ในถึงพลังงานที่ใช้สำหรับการโต้ตอบ การโต้ตอบจะไม่เกิดขึ้น แล้ว นี้เป็นหลักควอนตัมคิด - ถ้าไม่มีมี "รู" สำหรับชนกระแทกนิวคลีออนใน แล้วชนจะไม่เกิดขึ้น แอนะล็อกไม่คลาสสิกสถานการณ์นี้ได้The evidence for a kind of shell structure and a limited number of allowed energy states suggests that a nucleon moves in some kind of effective potential well created by the forces of all the other nucleons. This leads to energy quantization in a manner similar to the square well and harmonic oscillator potentials. Since the details of the well determine the energies, much effort has gone into construction of potential wells for the modeling of the observed nuclear energy levels. Solving for the energies from such potentials gives a series of energy levels like that at left below. The labels on the levels are somewhat different from the corresponding symbols for atomic energy levels. The energy levels increase with orbital angular momentum quantum number l, and the s,p,d,f... symbols are used for l=0,1,2,3... just like the atomic case. But there is really no physical analog to the principal quantum number n, so the numbers associated with the level just start at n=1 for the lowest level associated with a given orbital quantum number, giving such symbols as 1g which could not occur in the atomic labeling scheme. The quantum number for orbital angular momentum is not limited to n as in the atomic case. In addition to the dependence on the details of the potential well and the orbital quantum number, there is a sizable spin-orbit interaction which splits the levels by an amount which increases with orbital quantum number. This leads to the overlapping levels as shown in the illustration. The subscript indicates the value of the total angular momentum j, and the multiplicity of the state is 2j + 1. The contribution of a proton to the energy is somewhat different from that of a neutron because of the coulomb repulsion, but it makes little difference in the appearance of the set of energy levels.With this set of identified nuclear states and the magic numbers, we can predict the net nuclear spin of a nucleus and represent it's nuclear state by based on the identification of the level of the odd nucleon in the order of states shown above. The parity of the state can also be predicted, so the single particle shell model has shown itself to be of significant benefit in characterizing nuclei.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เชลล์รุ่นของนิวเคลียสแสดงผลนิวเคลียสแน่นขนัดในแง่ของวงโคจรและเปลือกหอยดูเหมือนว่าเป็นไปได้มากน้อยกว่ารุ่นเปลือกที่สอดคล้องกันสำหรับอิเล็กตรอนอะตอม คุณสามารถเชื่อว่าอิเล็กตรอนอะตอมสามารถดำเนินการหลายวงโคจรโดยไม่เรียกเป็นอะไร แต่ที่คุณคาดหวังโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสที่จะอยู่ในกระบวนการที่ต่อเนื่องของการชนกัน แต่มีความหนาแน่นก๊าซรุ่นชนิดของนิวเคลียสที่มีการชนกันหลายระหว่างอนุภาคไม่เหมาะกับข้อมูลและรูปแบบที่โดดเด่นเช่น "หมายเลขมายากล" ในความมั่นคงของนิวเคลียสแนะนำโครงสร้างเปลือกดูเหมือนไม่น่าจะเป็น. ด้วยแรงมหาศาลทำหน้าที่ระหว่างพวกเขาและ กับนิวคลีออมากมายที่จะชนกับวิธีที่สามารถเป็นไปได้นิวคลีออสมบูรณ์วงโคจรทั้งหมดโดยไม่โต้ตอบ? นี้มีเครื่องหมายของกระบวนการหลักการการยกเว้น Pauli ที่สองเฟอร์มิออนไม่สามารถครอบครองรัฐควอนตัมเดียวกัน ถ้าไม่มีที่อยู่ใกล้เคียงรัฐควอนตัมไม่ถมที่อยู่ในการเข้าถึงของพลังงานที่มีอยู่สำหรับการปฏิสัมพันธ์แล้วปฏิสัมพันธ์จะไม่เกิดขึ้น นี่คือความคิดเป็นหลักควอนตัม - ถ้ามีอยู่ไม่สามารถใช้ได้ "หลุม" สำหรับการปะทะกันที่จะทำให้นิวคลีออเข้าไปแล้วการปะทะกันจะไม่เกิดขึ้น ไม่มีอะนาล็อกคลาสสิกที่สถานการณ์นี้คือ. หลักฐานชนิดของโครงสร้างเปลือกและในจำนวนที่ จำกัด ของรัฐที่ได้รับอนุญาตให้พลังงานแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของนิวคลีออในบางชนิดที่มีศักยภาพที่มีประสิทธิภาพที่สร้างขึ้นอย่างดีจากกองกำลังของทุกนิวคลีอออื่น ๆ นี้นำไปสู่การใช้พลังงานควอนในลักษณะที่คล้ายกับตารางดีและศักยภาพ oscillator ฮาร์โมนิ ตั้งแต่รายละเอียดของดีตรวจสอบพลังงานที่ใช้ความพยายามมากได้หายไปในการก่อสร้างของหลุมที่มีศักยภาพสำหรับการสร้างแบบจำลองของการสังเกตระดับพลังงานนิวเคลียร์ สำหรับการแก้พลังงานจากศักยภาพดังกล่าวจะช่วยให้ชุดของระดับพลังงานเช่นนั้นที่ด้านล่างซ้าย ฉลากในระดับที่ค่อนข้างแตกต่างจากสัญลักษณ์ที่สอดคล้องกันสำหรับระดับพลังงานปรมาณู ระดับพลังงานเพิ่มขึ้นด้วยโมเมนตัมเชิงมุมโคจรลิตรจำนวนควอนตัมและเอสพี, d, f ... สัญลักษณ์ที่ใช้สำหรับลิตร = 0,1,2,3 ... เช่นเดียวกับกรณีที่อะตอม แต่มีจริงๆไม่มีอะนาล็อกทางกายภาพไปยังหมายเลขที่ควอนตัมหลัก n ดังนั้นตัวเลขที่เกี่ยวข้องกับระดับเพียงแค่เริ่มต้นที่ n = 1 ระดับต่ำสุดที่เชื่อมโยงกับหมายเลขควอนตัมวงโคจรที่กำหนดให้สัญลักษณ์เช่น 1 กรัมซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นใน รูปแบบการติดฉลากอะตอม จำนวนควอนตัมโมเมนตัมเชิงมุมวงโคจรไม่ จำกัด n เช่นเดียวกับในกรณีของอะตอม. นอกเหนือจากการพึ่งพารายละเอียดของดีที่มีศักยภาพและจำนวนควอนตัมวงที่มีปฏิสัมพันธ์หมุนวงโคจรขนาดใหญ่ซึ่งแบ่งระดับโดย จำนวนเงินที่เพิ่มขึ้นมีจำนวนวงโคจรควอนตัม นี้นำไปสู่ระดับที่ทับซ้อนกันดังแสดงในภาพ ห้อยแสดงให้เห็นค่าของโมเมนตัมเชิงมุมรวมเจและหลายหลากของรัฐที่เป็น 2j + 1 มีส่วนร่วมของโปรตอนพลังงานจะค่อนข้างแตกต่างจากที่นิวตรอนเพราะเขม่นคูลอมบ์ แต่มันทำให้ความแตกต่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ในลักษณะของชุดของระดับพลังงาน. ด้วยชุดของการระบุรัฐนิวเคลียร์และหมายเลขมายากลนี้เราสามารถคาดการณ์การหมุนนิวเคลียร์สุทธินิวเคลียสและเป็นตัวแทนเป็นของรัฐนิวเคลียร์โดยอยู่บนพื้นฐานของการระบุระดับของนิวคลีออแปลกใน คำสั่งของรัฐที่ปรากฏข้างต้น เท่าเทียมกันของรัฐยังสามารถคาดการณ์ดังนั้นรูปแบบเปลือกอนุภาคเดี่ยวได้แสดงให้เห็นตัวเองที่จะได้รับประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาการนิวเคลียส

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เชลล์แบบจำลองของนิวเคลียส

การบรรจุหนาแน่นนิวเคลียสในแง่ของโคจรและหอยจะดูเหมือนมากน้อยกว่าแบบเปลือกหอยที่สอดคล้องกันสำหรับอะตอมอิเล็กตรอน คุณสามารถเชื่อว่าอะตอมอิเล็กตรอนสามารถสมบูรณ์วงโคจรหลายโดยไม่ต้องทำงานอะไร แต่คุณคาดหวังว่าโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสอยู่ในกระบวนการต่อเนื่องของการปะทะกันกับแต่ละอื่น ๆแต่หนาแน่นชนิดแก๊สรุ่นกับการชนกันระหว่างอนุภาคของนิวเคลียสหลาย ไม่ตรงกับข้อมูลและรูปแบบที่โดดเด่นเหมือน " หมายเลขมายากล " ใน เสถียรภาพของนิวเคลียส พบโครงสร้างเปลือกที่ดูเหมือนไม่น่าจะเป็นไปได้

ด้วยแรงแรงมหาศาลทำระหว่างพวกเขาและนินจุตสุมากมายที่จะชนกับ ทำไมนินจุตสุอาจเสร็จทั้งหมด วงโคจรโดยไม่โต้ตอบ ?มีเครื่องหมายของหลักการกีดกันของเพาลีขั้นตอนที่ สอง เฟอร์มิ นไม่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกัน ถ้าไม่มีใกล้เคียงรัฐควอนตัมกลวงที่มีในการเข้าถึงของพลังงานที่สามารถใช้ได้สำหรับการปฏิสัมพันธ์ ก็จะไม่เกิดขึ้น นี้เป็นหลักควอนตัมคิด - ถ้าไม่มีของ " หลุม " การปะทะกันเคาะนิวคลีออนเข้าไปแล้วการปะทะกันก็จะไม่เกิดขึ้น ไม่มีคลาสสิกอะนาล็อกกับสถานการณ์นี้ .

หลักฐานสำหรับชนิดของโครงสร้างเปลือก และมีจำนวนจำกัดให้รัฐพลังงานที่ชี้ให้เห็นว่านิวคลีออนย้ายในบางชนิดที่มีศักยภาพดีสร้างโดยกองกำลังของทุก ๆนินจุตสุ .นี้นำไปสู่การอาศัยพลังงานในลักษณะคล้ายกับตาราง และฮาร์มอนิเตอร์ศักยภาพ เนื่องจากรายละเอียดของดีหาพลังงานที่ใช้ความพยายามมากได้หายไปในการสร้างบ่อที่มีศักยภาพสำหรับการสร้างแบบจำลองและพลังงานระดับ การพลังงานจากศักยภาพดังกล่าว ทำให้ชุดของระดับพลังเหมือนที่ล่างซ้าย