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核物理學,

  • 物理
  • 2025-04-07

核物理學?那么,核物理學?一起來了解一下吧。

核物理學(nuclear physics)屬于物理學分支,簡稱核物理,是研究原子核的結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律,獲得射線束并將其用于探測、分析的技術(shù),以及研究同核能、核技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的物理問題。其目標是利用粒子反沖技術(shù)造福人類,若成功研制小型加速器,人類將步入一個嶄新的階段。

核物理學的起源

1912年英國科學家盧瑟福根據(jù)α粒子轟擊金箔的實驗,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子仍沿原方向前進,少數(shù)α粒子由于撞擊到了電子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),個別α粒子偏轉(zhuǎn)超過了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏轉(zhuǎn)方向甚至接近180°。這個實驗為核物理學的研究奠定了基礎(chǔ)。

核物理學的理論進展

核力性質(zhì)的研究

核物理研究一開始,就面臨核子間相互作用性質(zhì)的問題。人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)原子核是穩(wěn)定的,通過對不穩(wěn)定原子核的γ衰變、β衰變、α衰變的研究,認識到原子核的核子之間存在著比電磁作用強得多的短程、且具有飽和性的吸引力。大量實驗還證明,質(zhì)子 - 質(zhì)子、質(zhì)子 - 中子、中子 - 中子之間的相互作用,除了電磁力不同外,其它完全相同,即核力的電荷無關(guān)性。1935年,湯川秀樹提出核子間相互作用是通過交換一種沒有質(zhì)量的介子實現(xiàn)的,1947年,π介子被發(fā)現(xiàn),其性質(zhì)符合湯川的理論預(yù)言。

早期原子核模型

玻爾的液滴模型:把原子核看作是一個液滴,利用液滴的特性來解釋原子核的一些現(xiàn)象。

費密氣體模型:將原子核中的核子看作是在一個勢阱中運動的氣體分子。

巴特勒特和埃爾薩斯的獨立粒子模型:強調(diào)核子的獨立運動。

獨立粒子核殼層模型:最成功的早期模型。在1948 - 1949年間,邁耶通過分析各種實驗數(shù)據(jù),重新確定了一組幻數(shù)(2、8、20、28、50和82)。在費密的啟發(fā)下,邁耶在平均場中引入強的自旋 - 軌道耦合力,利用該力引起的能級分裂成功地解釋了全部幻數(shù)的存在。接著,詹森也獨立地得到了相同的結(jié)果。他們合著的《原子核殼層基本原理》一書,利用核殼層模型成功地解釋了原子核的幻數(shù)、自旋、宇稱、磁矩、β衰變和同質(zhì)異能素島等實驗事實。由于該模型的成功及其在核物理研究中的重要作用,邁耶和詹森共同獲得1963年諾貝爾物理學獎。

后續(xù)理論發(fā)展

隨著核物理研究的發(fā)展,50年代以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些新的實驗事實,如大的電四極矩、磁矩、電磁躍遷幾率、核激發(fā)能譜的振動

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