彈性系統穩定性

[拼音]：hexingzhi

[英文]：nuclear properties

原子核作為一個整體所具有的靜態性質。原子核是由Z個質子和N箇中子所組成的(Z和N分別為正整數)，質子數和中子數之和為核子數 A。質子帶一個單位的正電荷，中子則不帶電，所以原子核帶有正電荷Ze（e為元電荷）。質子和中子都具有一定的質量，故原子核有一定的質量；當忽略核外電子的結合能時，原子核的質量是原子質量與核外電子質量之差。原子核中的 A個核子分佈在一個很小的區域，這個區域的大小通常用核半徑來描述。原子核還有確定的自旋、宇稱及電磁矩。

原子核的半徑

原子核中的核子分佈在一個近似球對稱的範圍內，雖然它沒有明顯的邊界，但人們總還是用核半徑來象徵原子核的大小。原子核的半徑與A劆成正比，即：

R≈r0A劆用不同的方法定出的常數r0可以略有不同，一般地說，r0＝(1.1～1.5)×10-13釐米。

從實驗角度看，原子核的核子分佈範圍難以直接測量，所以往往用下述兩種相似的概念來代替。一種概念是原子核的電荷分佈範圍，即原子核中質子的分佈範圍；另一種概念是核力的作用範圍。由於核力是一種短程力，入射強子與核核心子將近接觸時才進入原子核的核力作用範圍，故核力的作用範圍差不多就是核核心子的分佈範圍，也就是核物質的分佈範圍。

由於原子核沒有明顯的邊界，而只是說核子有一定的空間分佈機率ρN(r)，人們通常以均方根半徑┩來描述原子核的大小。對於半徑為R 的均勻球形分佈的原子核，其均方根半徑為┩＝

。

結合能

要把原子核分解成單個的核子需要給它一定的能量，這個能量叫做原子核的結合能EB。按照A.愛因斯坦的質能關係，原子核的結合能與這個核的質量以及組成它的各個核子質量相聯絡。各個核子的質量和，與它們所組成的原子核的質量之差稱為質量虧損 Δm。質量虧損乘以光速的二次方就等於原子核的結合能，即：

EB(Z，N)＝Δmc2＝[Zmp＋Nmn－m(Z，N)]c2式中mp是質子的質量，mn是中子的質量，m(Z，N)是質子數為Z、中子數為N的原子核的質量，c是光速。EB/A為單位核子的結合能(或稱比結合能)，對於中等質量核及重核，比結合能大致是一個常數（約8兆電子伏），這樣大的比結合能反映核子之間有很強的吸引力。比結合能大致是一個常數這一事實，與原子中電子的結合能不同，在這方面，原子核很像固體或液體。

把一個粒子 b（質子、中子或其他核子集團）從核內分離出去所需要的最小能量叫粒子b的結合能。

核自旋

組成原子核的核子是具有自旋s為啚/2(啚是普朗克常數除以2π) 的粒子，核子在原子核內又具有一定的軌道角動量。各個核子的自旋和軌道角動量的向量耦合，組成原子核的總動量矩，它就叫核自旋。核自旋是用總角動量量子數J 來表示的。J 的數值是啚的整數或半整數倍。歸納關於基態原子核的實驗結果，人們發現：

（1）偶偶核（即質子數Z和中子數N為偶數的核）的自旋J 為零，沒有一個例外；

（2）奇奇核的自旋大多數為不等於零的整數；

（3）奇A核的自旋J為啚的半整數倍。

原子核的宇稱

宇稱是描述：在空間座標反演變換(

r

→-

r

)下，量子力學系統波函式變化性質的一個量。例如，描述一個單粒子的波函式，當空間座標反演時，波函式不變的叫正宇稱（或偶宇稱），波函式改變符號的叫負宇稱（或奇宇稱）。原子核系統的宇稱決定於組成這個系統的各個單粒子的宇稱。原子核的狀態有一定的宇稱，通常用加在自旋數值右上角的“+”或“-”號來表示，“+”號代表正宇稱，“-”號代有負宇稱。在核過程中，宇稱通常是守恆的；在某些過程中，例如β衰變，宇稱是不守恆的，這是1956年由李政道和楊振寧首先提出，並被實驗所證實的。

磁偶極矩

核磁矩是原子核所具有的一種電磁性質。電荷作軌道運動可以產生磁偶極矩，這個磁偶極矩與軌道角動量成正比。組成原子核的質子帶有正電荷，由於軌道運動，它可對原子核的磁偶極矩有貢獻。核子的自旋可以引起自旋磁矩，所以原子核的磁偶極矩等於各核子的自旋磁矩以及質子的軌道磁矩之和。偶偶核處在基態時，總自旋為零、磁偶極矩也為零。

原子核的磁矩和核外電子的作用引起核外電子的附加能量，這種附加能量形成原子光譜的超精細結構。