幻数 (物理学)
使核成為特別穩定的質子或中子的數量
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幻数(英语:Magic Number),又称魔数、巧数[1],是指原子核中质子数和中子数的某个特定数值。当质子数或中子数为幻数,或者二者取值均为幻数时,原子核会显示出较高的稳定性。
目前已经确认的幻数有:2、8、20、28、50、82、126这七个幻数。(OEIS数列A018226)
自然界广泛存在的氦、氧、钙、镍、锡、铅元素的质子数分别与2到82的幻数相对应,这些元素都具有多个稳定的天然同位素,其中锡更是拥有最多稳定同位素的元素。而质子数为126的元素Ubh目前尚未发现,预计其处于放射性超重元素稳定岛的中央,故可能具有相对极长的半衰期。当原子核之质子数和中子数皆为幻数时,这样的情况称为双幻数。例如质子数82、中子数126的铅同位素208Pb,就具有双幻数,从而显得异常稳定。
一般认为,幻数的存在反映了原子核具有“壳层结构”。1949年德国物理学家玛丽亚·格佩特-梅耶和约翰内斯·延森等人建立了原子核的核壳层模型。当原子核中存在幻数时,核子以集体的形式充满了某个能级,没有核子向更高的能级跃迁,因此这些原子核相当稳定。
原子核形状
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其他理论
编辑有些科学家在别的核子数目中也发现了较高的稳定性,认为这说明这些数字也会造成次壳层填满,所以也是幻数:
参考文献
编辑- ^ 1.0 1.1 魏明通. 核化學. 五南图书出版股份有限公司. 2005. ISBN 978-957-11-3632-5.
- ^ Ozawa, A.; Kobayashi, T.; Suzuki, T.; Yoshida, K.; Tanihata, I. A new magic number, N=16, Near to the neutron drip-line. Physical Review Letters. 2000-06-12, 84 (24): 5493–5495. doi:10.1103/PhysRevLett.84.5493.
- ^ Fridmann, J; Wiedenhöver, I; Gade, A; Baby, LT; Bazin, D; Brown, BA; Campbell, CM; Cook, JM; Cottle, PD; Diffenderfer, E; Dinca, DC; Glasmacher, T; Hansen, PG; Kemper, KW; Lecouey, JL; Mueller, WF; Olliver, H; Rodriguez-Vieitez, E; Terry, JR; Tostevin, JA; Yoneda, K. 'Magic' nucleus 42Si.. Nature. 2005-06-16, 435 (7044): 922–4. PMID 15959511. doi:10.1038/nature03619.