Распределение электрического заряда в ядре

В общем случае ядро проявляет себя как электрически заряженная система, обладающая центром симметрии и осью симметрии. Если поместить начало координат в центр симметрии ядра и направить ось Z вдоль оси симметрии, то распределение электрического заряда в ядре может быть описано функцией объемной зарядовой плотности р(г) = = dq/dV. Суммарный заряд ядра

где V — объем ядра.

Отметим ряд особенностей в строения ядра. В частности, нуклоны, несущие заряд и нейтральные частицы, могут быть по-разному распределены в объеме ядра: возможна концентрация протонов ближе к центру ядра, а периферия отдана нейтронам — возможна и обратная картина. Поэтому зарядовый и массовый радиусы (R„ q и R„ т соответственно)[1] ядра могут различаться между собой. Более того, зарядовый радиус для одного и того же ядра в разных энергетических состояниях может быть разным. Существенно, что в разных энергетических состояниях одно и то же ядро может иметь различное распределение заряда по радиусу. Кроме того, в отличие от атома с экспоненциальной зависимостью распределения электронной плотности от г из-за очень резкого спада с расстоянием зарядовой и массовой плотности ядро резче очерчено в пространстве, поэтому можно считать, что за пределами ядра > Яя) его зарядовая плотность практически равна нулю.

Часто распределение заряда в ядре имеет сферическую симметрию (рис. 9.1, а), но может и отклоняться от этой идеальной формы. В этом случае сохраняется ось и перпендикулярная ей плоскость симметрии. Этому соответствует эллипсоид вращения, который может быть вытянутым (рис. 9.1, б) или сплюснутым (рис. 9.1, в) вдоль оси z (для различных ядер или ядер в различных состояниях форма может быть разной). Наличие оси симметрии и перпендикулярной ей плоскости симметрии образует в точке их пересечения центр симметрии. Сферически-симметричным распределением протонов и нейтронов в ядре обладают только ядра с четным числом протонов и нейтронов, остальные ядра имеют ту или иную степень асферичности (т.е. быть не сферическими). Асферичным может быть как распределение протонов (заряда ядра), так и нейтронов (массы ядра).

Модели зарядового распределения атомных ядер

Рис. 9.1. Модели зарядового распределения атомных ядер

Так как вектор электрического дипольного момента любой электрически заряженной системы не имеет центра симметрии, ядро не может обладать электрическим дипольным моментом.

Величина радиуса RH ядра, если считать, что оно имеют сферическую форму, зависит от массового числа А и определяется приближенной формулой

Так, например, радиус ядра атома водорода приблизительно в 6 раз меньше радиуса ядра атома урана. Обратим внимание на то, что размеры атомных ядер приблизительно в 105 раз меньше размеров атомов. Поэтому во многих задачах атомной физики ядра принимаются материальными точками.

  • [1] Зарядовый Ящ и массовый радиусы — среднеквадратичные величины, определяемые как где— зарядовая или массовая плотность соответственно.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >