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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,是研究原子核的結構和變化規律,獲得射線束并將其用于探測、分析的技術,以及研究同核能、核技術應用有關的物理問題。其目標是利用粒子反沖技術造福人類,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α粒子轟擊金箔的實驗,發現絕大多數α粒子仍沿原方向前進,少數α粒子由于撞擊到了電子發生較大偏轉,個別α粒子偏轉超過了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏轉方向甚至接近180°。這個實驗為核物理學的研究奠定了基礎。

核物理學的理論進展

核力性質的研究

核物理研究一開始,就面臨核子間相互作用性質的問題。人們發現大多數原子核是穩定的,通過對不穩定原子核的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,質子 - 質子、質子 - 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量的介子實現的,1947年,π介子被發現,其性質符合湯川的理論預言。

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據,重新確定了一組幻數(2、8、20、28、50和82)。在費密的啟發下,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的存在。接著,詹森也獨立地得到了相同的結果。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、自旋、宇稱、磁矩、β衰變和同質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。

后續理論發展

隨著核物理研究的發展,50年代以后陸續發現一些新的實驗事實,如大的電四極矩、磁矩、電磁躍遷幾率、核激發能譜的振動

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