原子核是一个具有正电荷(质子)分布的带电体这种带电体...

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1、学术交流原子核是一个具有正电荷（质子）分布的带电体。这种带电体常以多极状态存在。这样就出现了电四级矩的物理概念，用来反映原子核的形状及其核在电场中的作用。因此原子核的电四级矩理论有重要的意义，但长期以来由于弄不清电四级矩的实体，这个理论实际上停止不前，越来越受到各方面的种种冲击，已使它进入理论危机。现在如何摆脱这一困境已成为当代物理学界特别关注的新问题。当代原子核电四极矩的理论危机和电极矩群子结构实体金日光863科技项目（2002AADF3202）子课题北京化工大学高能粒子理论研究中心一、原子核电四极矩的实体问题人们早就从实验中发现许多原子核具有电四极矩（Q

2、），并且发现，有的原子核Q值>0，有的却<0（见图1）。图1奇核子的Q值由图可以看出下列几点：①n=8，20，28，50，82，126或p=8，20，28，50，82的偶－偶核的Q=0。②在上述满壳层上加一个或少一个质子的原子核Q值与单粒子模型的计算结果有些是相当接近的，至少在符号上与实验一致。如（7/2），Q=-0.26×10-24cm2=-0.26b（7/2），Q=＋4.0×10-24cm2=+0.40b又如（3/2），Q=-0.062×10-24cm2=-0.062b（9/2），Q=＋0.057×10-24cm2=+0.057b但是用原子核单粒子模型只

3、能解释很少数量的实测结果，尤其在两大壳层之间，一些原子核的电四极矩非常之大，比单粒子模型预言的要大20倍以上。这说明单粒子模型基本上不能从定量上解释原子核的性质。为解决这个问题，也有人提出了原子核的集体运动模型，通过变形核的振动模型，变形核的集体转动模型，相互作用玻色子模型来解释了原子核Ｑ值的异常现象。但是当前原子核物理学理论针对下列问题，无法解释使这个理论深深地陷入到难以自拔的危机中，如：1.为什么多数具有奇数质子的原子核都具有明显的电四极矩值，且有的正值，有的负值？2.11学术交流多数具有偶数质子的原子核Q值很小，几乎忽略不计。但是为什么极个别的偶数质子

4、的原子核也具有相当大的电四极矩值，且有的正值，有的负值？目前尽管有各种理论，解释上述现象依然是一筹莫展。但是作者发现这个问题如同原子核裂变、β衰变、磁矩一样同样可以用原子核的群子结构来解释上述现象的内在原因。（参看《科学中国人》2009年第1期“关于原子核裂变与β-及θ－τ衰变理论中宇称不守恒必然性”论文及第3期“关于原子核磁矩理论的危机与磁矩群子结构实体的发现”）。本文从原子核的群子结构出发，可以分出四极矩亚群子结构（见示意图2c）。从实验上已知电四极矩大小和质子的分布与它们所表现的面积量纲有关（×10-24cm2=×b），所以我们将原子核群子结构分成四个

5、亚群子来示意四级矩的质子分布大小与Q值之间关系。作者已指出，任何原子核的群子结构都可用来表示。作者发现，除了的极个别情形之外，通常在群子结构中，由于的自旋角动量等于1，而其角动量总是大于的自旋角动量1/2，故亚群子较容易排布在扁平方向，并随k值加大使横轴a加大，而亚群子比较容易排布在平行于自旋方向，从而容易拉长纵向c轴长度。这是作者所发现的最重要的普遍现象。此外还有一些其他的具体细则。二、电四极矩实体分布的若干规则（1）凡是奇数质子核的群子结构为，其k为偶数，为奇数，此时都有电四极矩值Q，有的Q>0，有的Q<0；目前原子核物理学，根据一个理论公式推测，当Q值

6、>0时，原子核的形态趋于长型旋转椭球（c＞a）（见图2a）；当Q值<0时原子核形态扁平旋转椭球(c＞a)（见图2b），它们都包含4个电极矩。（2）所有原子核的群子结构可根据最佳黄金分割原理分成“四极”（见图2c）：①第一电极矩（0.0183-3）由原子核自旋角动量实体占据，故自旋角动量J与Q值有一定的关系，如自旋角动量越大，平行于C轴的电四极矩越大；而自旋角动量为1/2或0的原子核Q值接近零或零。②第二（0.6183-2）和第三（0.6183-1）电极矩主要由提供，使Q值倾向于变小。但是当有些原子核的质量小，且时，致使大体平均分布到二、三、四极上。③偶数质子

7、核的群子结构为，其k和均奇数，此时原则上Q值不大，但有的原子核的Q有明显的数值（见后面第七部分）。④当原子核质量加大到很大，且时，由于数量大，故足够贡献给自旋角动量实体及第四极，所以在这种情况下，不再单独向第四极提供，而仍然平均分配在第二三电极矩中，促使Q值变小，使原子核趋于变成扁平旋转椭球。⑤当时，群子结构重排成；并且远远超过自旋角动量实体数量时，由于的离心旋转力矩变大，故主要分布到第二、第三极上，使Q值变小，原子核呈现为扁平椭球状态。（311学术交流）凡是四个电极矩中所包含的质子数目相近时，Q值趋于零，原子核趋于球型。（4）凡是第二、三电极矩的质子数目为

8、偶数时，变成较紧密的对称结构，使横向a轴缩小，纵向c