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研究稱新模型可將原子核兩種特征統一

研究稱新模型可將原子核兩種特征統一

2012-08-01 17:34:20

  在費米子系統下,原子核既有液體特征,又有類似于分子的特征。據物理學家組織網7月30日報道,最近法國一個研究小組通過模擬中子星提出了一種新模型,將這兩方面統一起來,并首次證明了核子聚集成簇的一個必要條件。核子的類分子性質有助于人們理解元素是怎樣合成的,而這是生命出現的關鍵。相關論文發表在最新一期《自然》雜志上。

  在描述原子核的時候,科學家通常把它當作是一滴直徑約為千萬億分之一米的量子液。一方面,在研究包含大量質子和中子的重核裂變時,這種類似液體的性質能提供合理的解釋;另一方面,輕原子核卻像是由中子和質子構成的微小的“分子”或“原子簇”。在從鈹到鎳這些輕核中,聚集成簇是常見特征。

  “分子—原子核”和“液態—原子核”這兩種觀點同時存在。最近,來自巴黎第十一大學核物理研究所、法國原子能委員會(CEA)的一個研究小組和克羅地亞薩格勒布大學合作,提出把這兩方面統一起來的新模型。

  研究人員找到了一種原子核從液態轉化到晶體狀態的機制,并以氖-20為例,用能量密度函數的理論框架,涵蓋了原子核的簇狀態和量子液兩個方面特征。通過方程顯示,聚簇條件與界定原子勢深度有關,勢的深度決定了單個核子軌道的能量間隔,也就是相應波函數的區域,由此決定了原子核聚集的密度,這是核子聚集成簇的一個必要條件。

  研究人員解釋說,輕原子核更多表現出類分子的行為(傾向于變成結晶狀態),重原子核則表現出更多類似液體的行為。當中子和質子之間的相互作用不夠強,不足以將它們固定在原子核內時,它們就會處于一種量子液的狀態,質子和中子離開原位。反過來,在晶體狀態時,核內中子和質子固定在一定間隔距離內,“原子核分子”就處于一種量子液和晶體的中間態。

  此外,他們還預測了會出現更多明顯的聚簇結構,研究的長期目標是對各種狀態的原子核形成統一理論。(新華網)

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