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核物理学,

  • 物理
  • 2025-04-07

核物理学?那么,核物理学?一起来了解一下吧。

核物理学(nuclear physics)属于物理学分支,简称核物理,是研究原子核的结构和变化规律,获得射线束并将其用于探测、分析的技术,以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。其目标是利用粒子反冲技术造福人类,若成功研制小型加速器,人类将步入一个崭新的阶段。

核物理学的起源

1912年英国科学家卢瑟福根据α粒子轰击金箔的实验,发现绝大多数α粒子仍沿原方向前进,少数α粒子由于撞击到了电子发生较大偏转,个别α粒子偏转超过了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏转方向甚至接近180°。这个实验为核物理学的研究奠定了基础。

核物理学的理论进展

核力性质的研究

核物理研究一开始,就面临核子间相互作用性质的问题。人们发现大多数原子核是稳定的,通过对不稳定原子核的γ衰变、β衰变、α衰变的研究,认识到原子核的核子之间存在着比电磁作用强得多的短程、且具有饱和性的吸引力。大量实验还证明,质子 - 质子、质子 - 中子、中子 - 中子之间的相互作用,除了电磁力不同外,其它完全相同,即核力的电荷无关性。1935年,汤川秀树提出核子间相互作用是通过交换一种没有质量的介子实现的,1947年,π介子被发现,其性质符合汤川的理论预言。

早期原子核模型

玻尔的液滴模型:把原子核看作是一个液滴,利用液滴的特性来解释原子核的一些现象。

费密气体模型:将原子核中的核子看作是在一个势阱中运动的气体分子。

巴特勒特和埃尔萨斯的独立粒子模型:强调核子的独立运动。

独立粒子核壳层模型:最成功的早期模型。在1948 - 1949年间,迈耶通过分析各种实验数据,重新确定了一组幻数(2、8、20、28、50和82)。在费密的启发下,迈耶在平均场中引入强的自旋 - 轨道耦合力,利用该力引起的能级分裂成功地解释了全部幻数的存在。接着,詹森也独立地得到了相同的结果。他们合著的《原子核壳层基本原理》一书,利用核壳层模型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。由于该模型的成功及其在核物理研究中的重要作用,迈耶和詹森共同获得1963年诺贝尔物理学奖。

后续理论发展

随着核物理研究的发展,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

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