序章

原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域であり、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。原子の質量のほとんどすべてが原子核にあり、電子雲からの寄与は無視できます。陽子と中性子は核力によって結合して原子核を形成します。 核の直径は、水素の場合は 1.70 fm (1.70 × 10-15 m) (単一陽子の直径) の範囲にあり、ウランの場合は約 11.7 fm です。これらの寸法は原子自体 (原子核 + 電子雲) の直径よりもはるかに小さく、約 26,634 (ウランの原子半径は約 156 pm (156×10−12 m)) から約 60,250 (水素の原子半径は半径 52:92 p.m.) 原子核の組成や原子核を結合する力など、原子核の研究と理解に関係する物理学の分野は、核物理学と呼ばれます。

学術論文

Bound State Properties Studied by the Knockout Reaction

...Atomic nucleus is a quantum many-body system consisting of protons and neutrons.....

Analysis methods and code for very high-precision mass measurements of unstable isotopes

...servables of the atomic nucleus is the nuclear binding energy.....

Nuclear Structure and Stability Arise from Alternating Quarks within Light Nuclei

...The atomic nucleus is made of protons and neutrons, each comprising a mix of 3 up or down quarks.....

On the Combined Role of Strong and Electroweak Interactions in Understanding Nuclear Binding Energy Scheme

...An attempt is made toa model the atomic nucleus as a combination of bound and free or unbound nucleons.....

The living cells and elemental synthesis: New insights

...Nuclear fusion theory can interpret the increase of an element or reduction of another one following the dissociation of the atomic nucleus of some elements and recoordination of new integrated nuclei, which surrounded by electrons to neutralize protons of nucleus.....

Electromagnetic properties of neutrinos from scattering on bound electrons in atom

...This necessitates considering the recoil of atomic nucleus, which should be considered in the momentum conservation, but the effect to the energy conservation is negligible.....

Study on Polytopes and Nuclear Structure

...When not part of an atomic nucleus the neutron decays into a proton and an electron indicating that it can be deemed a combination of those two.....

Nucleus-nucleus scattering and the Rutherford experiment

...The famous experiments of Geiger and Marsden that led to the discovery of the atomic nucleus by Rutherford in 1911 is then presented.....

The first 5 years of gravitational-wave astrophysics

...These signals yield insights into the formation of compact objects and their progenitor stars, enable stringent tests of general relativity, and constrain the behavior of matter at densities higher than that of an atomic nucleus.....

ABOUT QUANTUM COMPUTER AND QUANTUM MEDICINE

...His ideas were confirmed in numerous physical experiments on the photo effect, the structure of the atom and atomic nucleus, brilliantly performed by Bohr and Rutherford.....

Nuclear charge densities in spherical and deformed nuclei: Toward precise calculations of charge radii

...Background: Precise measurements of atomic transitions affected by electron-nucleus hyperfine interactions offer sensitivity to explore basic properties of the atomic nucleus and study fundamental symmetries, including the search for new physics beyond the Standard Model of particle physics.....

ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА РАДІОАКТИВНОСТІ Й ЗАКОНУ РАДІОАКТИВНОГО РОЗПАДУ В КУРСІ ФІЗИКИ В СЕРЕДНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДАХ

...The need for this study and the formation of a lesson based on such a methodological approach is associated with the peculiarities of the presentation of “Physics of the atom and the atomic nucleus” in the physics course of educational institutions.....

Introduction: From Bound States to the Continuum

...Complexity of this problem is the reason why the theory of atomic nucleus does not exist and one deals with various models, describing selected features of the nuclear many-body problem.....

Design and Validity of Physics Teaching Materials Based on Cognitive Conflict Integrated Virtual Laboratory in Atomic Nucleus

...Students' understanding of the concept of the atomic nucleus is still low & misconceptions occur.....

Nuclear moments put a new spin on the structure of 131In

...In spite of the high-density and strongly correlated nature of the atomic nucleus, experimental and theoretical evidence suggests that around particular 'magic' numbers of nucleons, nuclear properties are governed by a single unpaired nucleon1,2.....

Development of PowToon-Based Physics Learning Media on Atomic Nucleus Materials for Class XII Senior High School

...The purpose of this research is to produce a learning media product in the form of a compact disk (CD) on the subject of the atomic nucleus in the learning process of class XII high school students.....

4D-imaging of drip-line radioactivity by detecting proton emission from 54mNi pictured with ACTAR TPC

...Second, it comprises fundamental aspects of both quantum tunnelling as well as the coupling of (quasi)bound quantum states with the continuum in mesoscopic systems such as the atomic nucleus.....

The Contribution of NMR Spectroscopy in Understanding Perovskite Stabilization Phenomena

...This very powerful technique allows the study of the physico-chemical and structural properties of molecules by observing the quantum mechanical magnetic properties of an atomic nucleus, in solution as well as in solid state.....

On a nonlinear Schrödinger equation for nucleons in one space dimension

...We study a 1D nonlinear Schrodinger equation appearing in the description of a particle inside an atomic nucleus.....

The Basics of Nuclear Chemistry and Radiochemistry: An Introduction to Nuclear Transformations and Radioactive Emissions

...It addresses principal questions such as: What is the composition of an atomic nucleus and what are the forces which hold nucleons bound within the nucleus? Even so, some nuclei are stable, and many others are not—why? The fate of unstable nuclei is transforming into more stable nucleon configurations—but what are the basic pathways to do so? What’s going on inside the nucleus? What are the energetics and velocities of these transformations? And finally, the various changes inside the nucleus and in part also in the electron shell of the unstable nucleus are accompanied by individual emissions of electromagnetic and particular radiations: beta-electrons and positrons, electron neutrinos and anti-electron neutrinos, alpha particles, gamma-photons and X-rays, conversion electrons and Auger/Coster-Kronig electrons, and bremsstrahlung.....

Super Heavy Elements: On the 150th Anniversary of the Discovery of the Periodic Table of Elements

...In the earliest theoretical model [4], the atomic nucleus was considered to be a spherical uniformly charged drop of a specific liquid-like substance.....

Extremal Values of Activity for Nuclear Matter When a Nucleon Separates from the Atomic Nucleus

...We consider the notion of “fur coat” and introduce the notion of “lacunary indeterminacy”, which is a region that contains a neighborhood of the activity a = 0 and is the boundary between the Bose particle region and the Fermi particle region when the nucleon separates from the atomic nucleus.....

Trinity of strangeon matter

...Strangeon is proposed to be the constituent of bulk strong matter, as an analogy of nucleon for an atomic nucleus.....

Electromagnetic stress on nucleon structure

...This first result is confirmed by two explicit models of the structure functions of deformed nucleons in the atomic nucleus.....

Structural Investigations of Protein-Lipid Complexes Using Neutron Scattering.

...Cold (slow) neutrons are nondamaging and predominantly interact with the atomic nucleus, meaning that neutron beams can penetrate deeply into samples, which allows for flexibility in the design of samples studied.....

Characterization of six types of Mexican Onyx.

...From this last study we obtained the Mass interaction coefficient for the coherent and incoherent dispersion, the photoelectric effect, the Compton scattering and the pair production, in the atomic nucleus and the electron field.....

Modified structure of protons and neutrons in correlated pairs

...The atomic nucleus is made of protons and neutrons (nucleons), which are themselves composed of quarks and gluons.....

Photonuclear reactions: Achievements and perspectives

...Probing the structure of an atomic nucleus by the electromagnetic interaction can be the cleanest and most direct way to obtain information on how the constituting nucleons are organizing themselves within the nucleus.....

The contribution of the pairing field to the transfer of two nucleons

...The treatment of pairing interactions in systems with a finite number of particles, like the atomic nucleus, was originally performed by applying the BCS transformations in the energy representation.....

Structure of Atomic Nuclei and Periodical Law of Mendeleev

...On the basis of it, it was concluded that the periodic law of Mendeleyev can determine the patterns in the change in the structure of the atomic nucleus.....

Shell closure effects on spectral statistics of calcium neutron-rich isotopes

...The knowledge of nuclear energy-levels in the atomic nucleus as a many-body system is necessary for understanding various reactions and nuclear structure.....

Modified structure of protons and neutrons in correlated pairs

...The atomic nucleus is made of protons and neutrons (nucleons), which are themselves composed of quarks and gluons.....

Radiology through History: Canadian Contributions, 1895-1917

...Ernest Rutherford, who was originally from New Zealand, is recognized for his work on radioactivity and his discovery of the atomic nucleus.....

Statistical learnability of nuclear masses

...After more than 80 years from the seminal work of Weizsacker and the liquid drop model of the atomic nucleus, deviations from experiments of mass models ($\sim$ MeV) are orders of magnitude larger than experimental errors ($\lesssim$ keV).....

Transient capture of electrons in magnetic fields, or: comets in the restricted three-body problem.

...The motion of celestial bodies in astronomy is closely related to the orbits of electrons encircling an atomic nucleus.....

Proton superfluidity and charge radii in proton-rich calcium isotopes

...One of the most important global properties of the atomic nucleus is its size.....

Theory of compressible oscillating ether

...A concept of an ethereal theory of atom and atomic nucleus is presented, which makes it possible to answer many questions about the structure of atom, on which modern science is unable to answer.....

From our archives: An essay on silver, by Alan Shaw

...This electron, when activated by light, absorbs energy that enables it to jump into a higher, faster orbit around the atomic nucleus.....

A Molecular Structure of an Atomic Nucleus

...In this work we extend our work on a quantum dynamics of beta decay to show that an atomic nucleus can be described as a molecule which is supposed to be formed by bonding atoms as described in molecular physics.....

Why neutrons and protons are modified inside nuclei

...The structure of a neutron or a proton is modified when the particle is bound in an atomic nucleus.....

Systematic study of the muon-nucleus overlap integrals for various processes in muonic atoms

...As it is known, the bound muon of a muonic atom can participate in many electroweak processes as the allowed channels of the ordinary ^""-capture by the atomic nucleus, μ~ •+(A, Z) -» (A,Z — l) + νβ, and the muon decay in orbit, μ~ -» e~ + υμ ·+ve, as well as the exotic channels of the muon-to-electron, μ~ + (A, Z) —> (.....

The ANO-R Basis Set.

...The ANO-R basis set is an all-electron basis set that was constructed including scalar-relativistic effects of the exact-two component (X2C) Hamiltonian and modeling the atomic nucleus by a Gaussian charge distribution, which makes the basis set suitable for calculations of both light and heavy elements.....

Beyond the charge radius: the information content of the fourth radial moment.

...We show that $\rf$ can be directly related to the surface thickness of nuclear density, a fundamental property of the atomic nucleus that is difficult to obtain for radioactive systems.....

New pentaquarks hint at zoo of exotic matter.

...Four years ago, when experimenters spotted pentaquarks—exotic, short-lived particles made of five quarks—some physicists thought they had glimpsed the strong nuclear force, which binds the atomic nucleus, engaging in a bizarre new trick.....

Intra-Atomic Gravitational Shielding (Lensing), Nuclear Forces and Radioactivity

...The atomic shell and atomic nucleus are autonomous sources of gravitational field in atomic compositions.....

Spin-orbital exclusion principle and the periodic system

...Groups of electrons, radial with respect to the atomic nucleus and with the same value of the orbital quantum number and the same number on the subshell, are considered.....

Precise predictions for multi-TeV and PeV energy neutrino scattering rates

...The two main components of the calculation are the differential cross-section predictions for neutrino scattering upon an atomic nucleus (such as that which make up water), as well as upon atomic electrons.....

Energy of the ^{229}Th Nuclear Clock Isomer Determined by Absolute γ-ray Energy Difference.

...The low-lying isomeric state of ^{229}Th provides unique opportunities for high-resolution laser spectroscopy of the atomic nucleus.....

Partículas alfa como projéteis subatômicos: os trabalhos de Hans Geiger

...This technique made it possible, in the future, to develop another experiment that found, among other aspects, the atomic nucleus.....

科学ニュース

原子核: 1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見された陽子と中性子の小さく高密度の領域。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルが作られました。ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ハイゼンベルクによって急速に開発された
原子核: 1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見された陽子と中性子の小さく高密度の領域。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルが作られました。ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ハイゼンベルクによって急速に開発された

原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 原子核は、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見されました。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルは、ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ヒストリックによって急速に開発されました。ハイゼンベルク。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 原子核の大きさは、水素では約 1.70 fm (1.70 × 10-15 m)、ウランでは約 11.7 fm です。 原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 核物理学は、原子核の組成や原子核を結合する力など、原子核の研究と理解に関係する物理学の分野です。原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さくて密な領域であり、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。...

= 歴史 =

この原子核は、トムソンの原子の「プラム プディング モデル」をテストしようとするアーネスト ラザフォードの努力の結果として 1911 年に発見されました。電子はすでに J.J. によって発見されていました。トムソン。原子は電気的に中性であることを知っているので、J.トムソンは、正の電荷も存在するに違いないと考えました。トムソンはプラム プディング モデルで、原子は正に帯電した球内にランダムに散在する負の電子から構成されていると示唆しました。その後、アーネスト・ラザフォードは、研究パートナーのハンス・ガイガーとアーネスト・マースデンの協力を得て、金属箔の薄いシートに向けたアルファ粒子(ヘリウム原子核)の偏向を伴う実験を考案しました。もしJ.J.トムソンのモデルは正しく、マイナスとプラスの電荷が非常に密接に混合されている場合、フォイルは電気的に中性として動作するはずであり、そのため、正に帯電したアルファ粒子はほとんど経路から外れ、何の努力もせずにフォイルを容易に通過するだろうと彼は推論した。中立的に見えます。驚くべきことに、粒子の多くは非常に大きな角度で偏向されました。アルファ粒子は電子の約 8000 倍の質量があるため、高速で移動する巨大なアルファ粒子をそらすことができる場合には、非常に強い力が存在する必要があることが明らかになりました。彼は、プラム プディング モデルは正確ではなく、正電荷と負電荷が互いに分離され、原子の質量が正電荷の集中点である場合にのみアルファ粒子の偏向を説明できることに気づきました。これは、正の電荷と質量の高密度の中心を持つ核原子の考えを正当化しました。

= 語源 =

核という用語は、ラテン語の nucleus に由来しており、nux (「ナッツ」)、「核」(すなわち、「小さなナッツ」) の短縮形であり、1844 年にマイケル・ファラデーはこの用語を「核の中心点」を指すために使用しました。原子の現代的な意味は、1912 年にアーネスト ラザフォードによって提案されました。しかし、「原子核」という用語はすぐには原子理論に採用されませんでした。たとえば、1916 年にギルバート N. ルイスは彼の有名な論文『原子と分子』で次のように述べています。 、「原子は核と外側の原子または殻で構成されている」ということです。 同様に、ドイツ語とオランダ語では核を意味するカーンという用語が核を意味します。

= 核構成 =

原子核は、クォークと呼ばれるより素粒子の現れである中性子と陽子で構成されており、核の強力な力によってバリオンと呼ばれるハドロンの特定の安定した組み合わせに保持されています。強力な核力は各バリオンから十分遠くまで広がり、正に帯電した陽子間の反発電気力に抗して中性子と陽子が結合します。原子力発電所の到達距離は非常に短く、炉心の端を越えると事実上ゼロです。正に帯電した原子核の集団作用は、負に帯電した電子を原子核の周りの軌道に保持することです。原子核を周回する負に帯電した電子集団は、軌道を安定させる特定の配置と電子数に対する親和性を示します。原子がどの化学元素を表すかは、原子核内の陽子の数によって決まります。中性原子は、原子核の周りを同じ数の電子が回っています。個々の化学元素は、電子を共有することによって結合して、より安定した電子配置を作り出すことができます。私たちのマクロの世界で化学として現れるのは、原子核の周りに安定した電子軌道を作り出すための電子の共有です。 陽子は原子核の全体的な電荷を定義し、したがって原子核の化学的性質を定義します。中性子は電気的に中性ですが、陽子とほぼ同じくらい原子核の質量に寄与します。中性子は、同位体(原子番号は同じだが原子量が異なる)の現象を説明できます。中性子の主な役割は、原子核内の静電反発を低減することです。

構成と形状

陽子と中性子はフェルミ粒子であり、異なる強いアイソスピン量子数値を持っているため、2 つの陽子と 2 つの中性子は同一の量子実体ではなく、したがって同じ空間波動関数を共有することができます。それらは、同じ粒子、核子の 2 つの異なる量子状態として見ることができます。 2 つの陽子、2 つの中性子、または陽子 + 中性子 (重陽子) などの 2 つのフェルミ粒子は、整数スピンとペアで緩く結合するとボソン挙動を示すことがあります。 ハイパー原子核のまれなケースでは、1 つ以上のストレンジ クォークおよび/または他の異常クォークを含むハイペロンと呼ばれる第三バリオンも波動関数を共有することがあります。しかし、このタイプの原子核は非常に不安定であり、高エネルギー物理学実験以外では地球上では見つかりません。 中性子は、半径 ≈ 0.3 fm の正に帯電した原子核を持ち、その周囲を半径 0.3 fm ~ 2 fm の補償負電荷が取り囲んでいます。陽子は、平均二乗半径が約 0.8 fm で、ほぼ指数関数的に減衰する正電荷分布を持っています。核は、球形、ラグビー ボール形 (扁円形変形)、円盤形 (扁円形変形)、または 3 軸形 (扁円形と扁円形の組み合わせ) のいずれかになります。変形)または洋ナシ形。

勢力

原子核は、強い残留力(核力)によって結合されています。残留する強い力は、クォークを結合して陽子と中性子を形成する強い相互作用の小さな残留物です。中性子と陽子はほとんど中性化されているため、この力は中性子と陽子の間でははるかに弱くなります。これは、中性原子間の電磁力 (2 つの不活性ガス原子間に働くファンデルワールス力など) が、中性子と陽子間の電磁力よりもはるかに弱いのと同じです。原子の各部分を内部に保持します (たとえば、原子核に結合した不活性ガス原子内の電子を保持する力)。 典型的な核子の分離距離では、核力の引力が電磁力による陽子間の反発を圧倒するほど大きくなり、核の存在が可能になります。ただし、強力な残留力は距離とともに急速に減衰するため、その範囲は限られています (湯川ポテンシャルを参照)。したがって、完全に安定できるのは、あるサイズより小さい原子核だけです。既知の最大の完全に安定な原子核 (つまり、アルファ、ベータ、ガンマ崩壊まで安定) は鉛 208 で、合計 208 個の核子 (126 個の中性子と 82 個の陽子) が含まれています。この最大値より大きい原子核は不安定であり、核子の数が増加するにつれて寿命が短くなる傾向があります。しかし、ビスマス 209 はベータ崩壊に対しても安定であり、アルファ崩壊までの半減期は既知の同位体の中で最も長く、宇宙年齢の 10 億倍と推定されています。 強力な残留力は非常に短い範囲(通常はわずか数フェムトメートル(fm)、約 1 つまたは 2 つの核子の直径)にわたって効果があり、核子のペア間に引力を引き起こします。たとえば、[NP] 重陽子は陽子と中性子の間で形成されます。陽子と陽子、中性子と中性子の間でも。

ハロー核と核力の範囲制限

核力 (残留強い力とも呼ばれる) の範囲の有効な絶対限界は、リチウム 11 やホウ素 14 などのハロー核によって表され、中性子または他の中性子集団は約 10 メートルに達することができます。 fm の距離 (ウラン 238 原子核の半径約 8 fm) を周回します。これらの核は最大密度ではありません。ハロー核は核種チャート (中性子と陽子の点滴線) の端に形成され、半減期がミリ秒単位で短く、すべて不安定です。たとえば、リチウム 11 の半減期は 8.8 ミリ秒です。 実際、ハローは、その「下」に(半径とエネルギーの両方の点で)満たされていないエネルギー準位を持つ外側の量子殻内の核子による励起状態を表します。ハローは、中性子 [NN、NNN] または陽子 [PP、PPP] のいずれかで構成されます。単一の中性子のハローを持つ原子核には、11Be と 19C が含まれます。 2 つの中性子ハローは、6He、11Li、17B、19B、および 22C で示されます。 2 中性子ハロー核は 2 つではなく 3 つの断片に分裂し、この動作はボロメアン核と呼ばれます (3 つのリングが接続され、一方のリングが破壊されるともう一方のリングが分裂するシステムを指します)。リリースされました)。 8He と 14Be はどちらも 4 中性子ハローを示します。陽子のハローを持つ原子核には、8B と 26P が含まれます。 2 つの陽子のハローは 17Ne と 27S で示されます。陽子のハローは、過剰な陽子の電磁反発により、中性子の例よりもまれで不安定であると予想されます。

核模型

物理学の標準モデルは原子核の組成と挙動を完全に記述すると広く信じられていますが、理論に基づいて予測を生成することは、素粒子物理学の他のほとんどの分野よりもはるかに困難です。これには 2 つの理由があります。 原理的には、原子核内のすべての物理現象は量子色力学 (QCD) から導き出すことができます。しかし実際には、原子核などの低エネルギー系における QCD を解くための現在の計算的および数学的アプローチは非常に限られています。これは、高エネルギーのクォーク物質と低エネルギーのハドロン物質の間で起こる相転移によるもので、摂動技術が使用できなくなり、核子間力の正確な QCD 由来モデルの構築が困難になります。現在のアプローチは、アルゴンヌ v18 ポテンシャルやキラル有効場理論などの現象論的モデルに限定されています。 核力が十分に制限されている場合でも、原子核の特性を最初から正確に計算するには、かなりの量の計算能力が必要です。多体理論の進歩により、多くの低質量原子核や比較的安定した原子核ではこれが可能になりましたが、重い原子核や非常に不安定な原子核に取り組むには、計算能力と数学的アプローチの両方が必要です。さらなる改善が必要です。歴史的に、実験は比較的安定した原子核と比較されてきました。必然的に不完全になる粗雑なモデル。これらのモデルはいずれも、核構造に関する実験データを完全に説明することはできません。核半径 (R) は、あらゆるモデルが予測しなければならない基本量の 1 つであると考えられています。安定した核 (ハロー核やその他の不安定で歪んだ核ではない) の場合、核半径は核質量数 (A) の立方根にほぼ比例します。特に核子を多く含む原子核では、原子核はより球状に配置されるため、 安定した核は密度がほぼ一定であるため、核半径 R は次のように近似できます。 R. = r 0 ある 1 / 3 {\displaystyle R=r_{0}A^{1/3}\,} ここで、A = 原子質量数 (陽子の数 Z と中性子の数 N を足したもの)、r0 = 1.25 fm = 1.25 × 10−15 m。この式では、「定数」r0 は対象の原子核に応じて 0.2 fm 変化しますが、これは定数からの 20% 未満です。つまり、原子核の中に陽子と中性子を詰め込むと、全体の大きさはほぼ同じになります。特定のサイズの硬い球(ビー玉のような)を、きつい球形またはほぼ球形の袋に詰めることによって得られます(一部の安定な核は完全な球形ではなく、扁長であることが知られています)。核構造のモデルには次のものがあります。

= 液滴モデル =

原子核の初期のモデルは、原子核を回転する液滴として見ていました。このモデルでは、長距離の電磁力と比較的短距離の核力との間のトレードオフにより、さまざまなサイズの液滴に対して表面張力のような挙動が引き起こされます。この公式は、核のサイズや組成の変化に伴う結合エネルギー量の変化など、核内の多くの重要な現象を説明することに成功しています (半経験的な質量公式を参照)。特別な特性を持つことに伴う特別な安定性は説明できません。陽子または中性子の「魔法の数」。 半経験的な質量公式項は、多くの原子核の結合エネルギーを近似するために使用でき、5 つのエネルギーの合計として解釈されます (以下を参照)。非圧縮性液体の一滴としての核の図は、観察された核結合エネルギーの変化を大まかに表します。 体積エネルギー。同じサイズの核子の集合が最小の体積に詰め込まれると、内部の各核子は一定数の他の核子と接触します。したがって、この核エネルギーは体積に比例します。 表面エネルギー。核の表面にある核子は、他の核子と相互作用する核子が核内部の核子よりも少ないため、結合エネルギーが小さくなります。この表面エネルギー項はそれを考慮するため、負で表面積に比例します。 クーロンエネルギー。原子核内の陽子の各対間の電気的反発は、原子核の結合エネルギーの減少に寄与します。 非対称エネルギー (パウリ エネルギーとも呼ばれます)。パウリの排他原理に関連するエネルギー。クーロン エネルギーがなければ、核物質の最も安定した形態は陽子と同じ数の中性子を持つことになります。これは、中性子と陽子の数が異なるため、特定の種類の粒子では、より高いエネルギー レベルが満たされ、より低いエネルギー レベルが空のままであることを意味するためです。他のタイプ。 ペアリングのエネルギー。エネルギー。陽子と中性子のペアを生成する傾向から生じる補正項。粒子の数が偶数の場合は、奇数の場合よりも安定します。

= シェルモデルとその他の量子モデル =

核子が原子物理学の理論における原子軌道に非常によく似た軌道を占める多数の核モデルが提案されている。これらの波動モデルは、核子がポテン​​シャル井戸内のサイズのない点粒子であるか、または摩擦なしで高速でポテンシャル井戸内を周回する「光学モデル」のような確率波のいずれかであると仮定しています。想像。 上記のモデルでは、核子はフェルミ粒子であるため、ペアで軌道を占有することができ、実験でよく知られている偶数/奇数の Z および N 効果の説明が可能になります。核殻の正確な特性および容量は、原子軌道内の電子の特性および容量とは異なります。これは主に、核子(特に大きな原子核)が通過するポテンシャルの井戸が、原子内の電子を結合する中心の電磁ポテンシャルの井戸とはまったく異なるためです。原子軌道モデルとの類似性は、ヘリウム 4 などの小さな原子核でも見られます。この原子核では、2 つの陽子と 2 つの中性子が、ヘリウム原子の 2 つの電子の 1s 軌道と同様の 1s 軌道を別々に占有し、異常な軌道を実現します。同じ理由で安定性もあります。 5 核子原子核はすべて非常に不安定で短命ですが、3 核子を持つヘリウム 3 は、1s 軌道殻が閉じていなくても非常に安定です。 3 つの核子を持つ別の原子核であるトリトン水素 3 は不安定で、分離するとヘリウム 3 に崩壊します。重陽子水素 2 は、1s 軌道に 2 つの核子 {NP} があり、陽子と中性子のポテンシャル井戸にはそれぞれ 1 つの核子のみがあり、弱い核安定性を示します。各核子はフェルミ粒子ですが、{NP} 重陽子はボ子粒子であるため、殻内での最密充填に関するパウリ除外に従いません。 6 つの核子を含むリチウム 6 は、2 つの 1p 殻の閉じた軌道がなくても非常に安定です。総核子数が 1 ~ 6 の軽い核の場合、安定性の証拠を示さない核子は 5 つだけです。閉じた殻の外側の軽い原子核のベータ安定性の観察は、核の安定性が陽子と中性子の魔法数による殻軌道の単純な閉鎖よりもはるかに複雑であることを示しています。 より大きな原子核の場合、核子が占める殻は電子殻とは大きく異なり始めますが、現在の核理論では、陽子と中性子の両方について、満たされた核殻の魔法の数が予測されています。増加。安定した殻の閉鎖は、化学におけるほぼ不活性なガスの貴なグループに似た異常に安定した配置を予測します。例としては、50 個の陽子の閉殻の安定性があります。これにより、スズは他の元素よりも多い 10 個の安定同位体を持つことができます。同様に、殻の閉鎖からの距離は、放射性元素 43 (テクネチウム) や 61 (プロメチウム) など、粒子の数が安定とは程遠い異常に不安定な同位体を説明します。それぞれの前後には 17 個以上の原子が続きます。安定要素。 ただし、閉じた殻から遠く離れた原子核の特性を考慮しようとすると、殻モデルで問題が発生します。これにより、実験データに適合させるためのポテンシャル井戸の形状の複雑なポストホック歪みが生じますが、これらの数学的操作が実際に実際の原子核の空間変形に対応するかどうかという疑問は残ります。シェルモデルの問題により、核が構築される核子クラスターを含む現実的な 2 体および 3 体核力効果を提案する人もいます。このようなクラスター モデルの 3 つは、John Wheeler の 1936 共鳴群構造モデル、Linus Pauling の最密充填スフェロン モデル、および McGregor の 2D イジング モデルです。

= モデル間の一貫性 =

超流動液体ヘリウムと同様、原子核は、(1)「通常の」粒子物理学の体積法則と、(2)波動の性質に関する非直感的な量子力学的法則の両方が適用される状態の一例です。は。超流動ヘリウムでは、ヘリウム原子は体積を持ち、本質的に互いに「接触」していますが、同時にボース・アインシュタイン凝縮と一致する奇妙なバルク特性を示します。原子核内の核子も波状の特性を示し、摩擦などの標準的な流体特性を欠いています。フェルミ粒子やハドロンで構成される原子核の場合、ボース・アインシュタイン凝縮は起こりませんが、多くの核特性は、波動粒子の摩擦のない運動学的特性に加えて、粒子の特性と体積の組み合わせによってのみ決定されます。も同様に説明できます。エルヴィン・シュレディンガー量子軌道に閉じ込められた物体の挙動。

外部リンク

The Nucleus – オンライン教科書の章 Nuclides LIVEChart – Java または HTML での IAEA さまざまな要素に核シェルを充填する「核シェル モデル」に関する記事。 2009 年 9 月 16 日にアクセス。 タイムライン: 亜原子の概念、核科学と技術。

科学ニュース

原子核: 1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見された陽子と中性子の小さく高密度の領域。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルが作られました。ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ハイゼンベルクによって急速に開発された
原子核: 1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見された陽子と中性子の小さく高密度の領域。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルが作られました。ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ハイゼンベルクによって急速に開発された

原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 原子核は、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見されました。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルは、ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ヒストリックによって急速に開発されました。ハイゼンベルク。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 原子核の大きさは、水素では約 1.70 fm (1.70 × 10-15 m)、ウランでは約 11.7 fm です。 原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。 核物理学は、原子核の組成や原子核を結合する力など、原子核の研究と理解に関係する物理学の分野です。原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さくて密な領域であり、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。...

画像

辞書

定義と意味

Atomic

形容詞

  • 原子の、原子に関する、または原子を含む (兵器 計り知れないほど小さい
  • Nucleus

    名詞

  • DNAとRNAを含み、成長と再生を担う細胞の一部 正に帯電した原子の密な中心 不可欠な人または物の小さなグループ (天文学 脳または脊髄内の組織学的に同定可能な神経細胞体の塊 皮質に囲まれた水晶体の中心構造
  • クイズ

    原子核とは何ですか?

    原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。

    原子核はどのようにして発見されたのでしょうか?

    原子核は、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいて、1911 年にアーネスト・ラザフォードによって発見されました。1932 年の中性子の発見後、陽子と中性子からなる原子核のモデルは、ドミトリ・イヴァネンコとヴェルナー・ヒストリックによって急速に開発されました。ハイゼンベルク。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。

    原子核の大きさはどれくらいですか?

    原子核の大きさは、水素では約 1.70 fm (1.70 × 10-15 m)、ウランでは約 11.7 fm です。

    原子核と電子雲の違いは何ですか?

    原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さく高密度の領域で、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。 1932 年に中性子が発見された後、原子核のモデルは陽子と中性子からなる原子核は、ドミトリー・イヴァネンコとヴェルナー・ヒス・ハイゼンベルクによって急速に開発されました。原子は、負に帯電した電子の雲に囲まれた正に帯電した原子核で構成され、静電力によって結合されています。

    原子核の組成や原子核を結合させる力など、原子核の研究と理解に関係する物理学の分野は何ですか?

    核物理学は、原子核の組成や原子核を結合する力など、原子核の研究と理解に関係する物理学の分野です。原子核は、原子の中心にある陽子と中性子の小さくて密な領域であり、1909 年のガイガー・マースデンの金箔実験に基づいてアーネスト・ラザフォードによって 1911 年に発見されました。