Chương 7 Các mẫu cấu trúc hạt nhân

Chương 7:
CÁC MẪU CẤU TRÚC HẠT NHÂN
§1. MẪU GIỌT
N.Bohr đề xuất năm 1936
•
Mật độ khối lượng hạt
nhân không đổi đối với mọi
hạt nhân (≈10
14
tấn/m
3
)
Tính không nén
được của hạt nhân
như của ch lỏng
•
Năng lượng liên kết riêng
ε hầu như không đổi (7÷
8,6 MeV) hay bão hòa
Giống như tính bão
hòa của lực liên kết
các phân tử trong
trong chất lỏng

Năng lượng liên kết
♦
Năng lượng thể tích E
V
tỷ lệ với
A:

V V
E A
α
= −
♦
Năng lượng mặt: E
m
làm giảm E
lk

2 / 3
m m
E A
α
=
♦
Năng lưọng Culông E
C
:
2 1/ 3
C C
E Z A
α
−
=
♦
Năng lượng đối xứng:
2 1
( 2 )
dx dx

E A Z A
α
−
= −
♦
Số hạng bổ sung δ (A, Z)
2 / 3 2 1/ 3
2 1
( 2 ) ( , )
lk V m C
dx
E A A Z A
A Z A A Z
α α α
α δ
−
−
= − + +
+ − −

Mẫu giọt không giải thích được:
•
Các hạt nhân có số p hay n là các số magic (2, 8,
20, 50, 82, 126)
•
Tại sao xác suất bắt nơtrôn của hạt nhân đó lại
rất bé ?
•
Tại sao khi hạt nhân Uran vỡ thành hai mảnh
không bằng nhau, lại có xác suất lớn để một mảnh

có 50 nơtrôn và một mảnh có 82 nơtrôn?
α
V
= 15,75 MeV ; α
m
= 17,8 MeV
α
C
= 0,71 MeV ; α
đx
= 89 MeV
δ = 34.A
− 3/4
MeV

§2. MẪU VỎ HẠT NHÂN
•
Nuclôn có thể có một số hữu hạn các trạng thái
với năng lượng hoàn toàn xác định: mỗi trạng
thái chỉ có thể có mọt nuclôn
•
Các vỏ có 2, 8, 20, 50, 82 nơtrôn hay prôtôn và
126 nơtrôn là các lớp vỏ kín rất bền vững giống
như các lớp vỏ electrôn trong nguyên tử
•
Mỗi giá trị năng lượng tương ứng với 2ℓ + 1
phương khác của véctơ mômen qũy đạo và hai
phương khác nhau của spin: mỗi mức năng
lượng có thể có 2(2ℓ + 1) nuclôn cùng loại

nơtrôn thêm vào sẽ liên kết rất yếu với hạt nhân
Ví dụ
16
8
O
40
20
Ca
(8p, 8n) 99,579
%
(20p, 20n) 96,97 %
•
Trong hạt nhân, tương tác giữa mômen qũy đạo
và mômen spin rất mạnh
Mỗi mức năng lượng của nuclôn lại tách thành
hai mức con với các giá trị mômen động lượng
toàn phần: và
1
2
j l= −
1
2
j l= +

Ở mỗi mức năng lượng có thể có 2j + 1
nơtrôn và 2j + 1 prôtôn
Các nuclôn có khuynh hướng kết đôi với
mômen tổng cộng bằng không
Trạng thái các nuclôn
1

1
2
s
1
1
2
p
3
1
2
p