液滴模型是一个关于原子核的模型。

魏茨泽克公式将原子核的束缚能,表示成数个项之和。式中有部分常项由实验确定,变数则由理论推导出。

一个原子核的束缚能可表示为:

其中A为质量数(核子数目,质子中子数目之和),Z为原子序数(质子数目)。

另外,是一颗中子质量,是一颗质子质量,是原子核质量。

不同项的意义

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  •  :体积成正比,即约与核子数目A成正比。当一些核子合在一起成为原子核,每颗核子都与附近的核子作用,所以这项正比于体积。
  •   :与表面积成正比,因为核子数目 约为原子核直径,故与 成正比。在边界的核子,比较在中心的核子,与较少的其他核子作用,故要减去上一项中计算多余的量。
  •   :质子带电+e,基于库仑力,会互相排斥。对于特定一颗质子,对应另一颗与它相距 的质子的势能为 。原子核中有Z个质子,可组成(1/2)Z(Z-1)对质子,它们之间的距离近似为原子核直径 
  • Asymmetry term:由于泡利不相容原理(而非任何基本相互作用力),对于费米子系统,粒子数越大,新加入一个粒子到体系里的能量就越高。中子和质子是不同的粒子,有各自的费米分布。通常原子核里的中子数多于质子数,对于质量数确定的原子核,把部分中子变成质子,体系的总能量会降低。故这一项随着质子跟中子数目的差而变化。对于零阶近似,能量正比于这个差的平方 
  • Pairing term
    • 若Z和N都是奇数,此项为 
    • 若Z和N都是偶数,此项为 
    • 若Z和N一奇一偶,此项为 

应用

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束缚能越高则越稳定。给定质量数A,最稳定的原子核,其质子数Z可以由求魏茨泽克公式的极值得到(忽略pairing term)。

 

对于较轻的原子,Z=A/2。

外部链接

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