原子核模型
　

正如原子模型的建立是原子物理学的重要组成部分一样，原子核模型的建立也是原子核物理学发展中的重要组成部分。 然而，原子核模型的研究，比起原子模型来，经历了漫长得多的过程，至今仍在发展之中。

几十年来，先后有好几种核模型被提出，它们从不同侧面反映了原子核的某些现象和某些性质，每种模型都只能解释一定范围内的实验事实，难以用同一种模型概括和解释全部实验事实。这反映原子核的复杂性，也反映了人们对原子核的认识还不很充分。

    比较有影响的有费密气体模型、液滴模型、壳层模型、集体运动模型。

名称

内容

应用
费米气体模型     把核子（中子和质子）看成是几乎没有相互作用的气体分子，把原子核简化为一个球体，核子在其中运动，遵守泡利不相容原理。每个核子受其余核子形成的总势场作用，就好象是在一势阱中。由于核子是费米子，原子核就可看成是费米气体，但由于中子和质子有电荷差异，它们的核势阱的形状和深度都各不相同。     气体模型成功之处，在于它可以证明质子数和中子数相等的原子核最稳定。这一结论与事实相符。再有，用气体模型计算出的核势阱深度约为-50MeV，与其它方法得到的结果接近。
    不过这一模型没有考虑核子之间的强相互作用，过于简单，难以解释后来发现的许多新事实。
液滴模型     在30年代中期提出了核的液滴模型，是将原子核想成一滴由中子与质子组成的液滴。 基础是核力具有饱和性。根据原子核的液滴模型，原子核内的核子，起着和液滴内的分子相类似的作用。由核子间的强烈吸引力而产生的表面张力，使原子核成为球形。若给原子核以一定的能量，原子核“液滴”就会发生振荡，变成椭球形，然后又回到球形，再变成椭球形，周而复始。在这过程中一般通过γ射线的发射，或α粒子或β粒子的发射，将多余的能量释放出去，而使原子核最后稳定在球形状态。     能较好地说明原子核的整体性，如结合能公式、裂变、集体振动和转动等。
    原子核质量的半经验公式。
壳层模型     实验发现，在原子核中，当质子数或中子数为某些特定的数目(2、8、20、28、50、82、126等)时，原子核的性质有明显的突变 ，原子核显得特别稳定。2、8、20、28、50、82、126就叫做幻数，幻数的存在表明原子核像原子一样，具有壳层结构的特征。1948年M.G.迈尔和J.H.D.延森总结了已有的实验 ，提出了原子核的壳层结构理论，也称核壳层模型。
    确定这些幻数的根据是：
    ①原子核是这些幻数的化学元素相对丰度较大；
    ②幻核的快中子和热中子的截面特别小；
    ③幻核的电四极矩特别小；
    ④裂变产物主要是幻核附近的原子核；
    ⑤原子的结合能在幻核附近发生突变；
    ⑥幻核相对 α 衰变特别稳定；
    ⑦β 衰变所释放的能量在幻核附近发生突变。		     成功地解释了原子核的幻数、自旋、宇称、磁矩、β衰变和同质异能素岛等实验事实。由于原子核壳层结构模型所获得的成功，及其在核物理研究中的重要作用，迈耶和约翰逊共同获得1963年诺贝尔物理学奖。
    在50年代以后，陆续发现一些新的实验事实，如大的电四极矩、磁矩、电磁跃迁几率、核激发能谱的振动谱、转动谱以及重偶偶核能谱中的能隙等，它们都不能用独立粒子的核壳层模型解释。
集体运动模型     一大群粒子在互相吸引力的作用下要形成一个集体，很可能会有集体的振动。这样，粒子就处于变动着的势场中，个体核子的运动和集体运动相互结合，才是原子核内部的整体运动。     主要包括原子核的形状、形变、集体振动、转动的能量。