三、原子核的大小和形状

         根据对原子核电矩的精密测定推断,有些原子核内电荷的分布应为旋转椭球体,其长轴与短轴之比不大于5/4,有些原子核近似为球体。所以,认为原子核内电荷和物质的分布近似为球对称,不会有大的偏差,于是可以用原子核的半径来表示原子核的大小。

         利用高能电子散射实验以探测核的电荷分布,发现原子核的电荷分布的体积总是正比于它的质量数A的,如果用R表示原子核的电荷分布体积的半径,那么它与质量数的关系可近似表示为

                           R = r0 A1/3 ,                    (19-3)

式中r0称为核半径参量。r0不完全是常量,从重核到轻核r0是逐步增大的,对于重核,r0为1.20 fm,对于轻核,r0为1.32 fm。

         利用高能核子或 p介子与核相互作用的散射实验以确定核力的作用半径,发现核力的作用半径R与质量数A之间也可以近似表示为

                           R = r0 A1/3 .

此式中的r0约在1.4~1.5 fm。由于核力是短程力,所以核力作用半径大致反映了核物质分布半径。

         由以上两种测量的结果,大家可以断定,核内中子的分布半径略大于质子的分布半径,相当于原子核存在一个中子表层。

         上述测量所表示的规律说明,在所有的原子核内核物质的分布都是均匀的,或者说所有的原子核都具有相同的密度。由原子核的半径可以算得原子核的体积大约为

                          .                    (19-4)

由此可算得核物质的密度,约为

                       r = 2.29´1017  kg×m-3 .

可见,核物质的密度是非常大的,宇宙中存在如此高密度的天体。例如,在演化过程中的质量较大的晚期恒星,由于自身的引力而使星体剧烈收缩(称为引力坍缩),致使内部温度进一步升高,可达1010 K,压强进一步增大,可达1036 Pa。在这样高的温度和这样大的压力下,电子就被压进了原子核,质子通过反 b 衰变俘获高能电子而转变为中子。于是中子就成了这种坍缩星体的基本组分,这就是中子星, 中子星的密度可高达1017~1018 kg×m-3

       
XML 地图 | Sitemap 地图