Техника - молодёжи 1987-05, страница 39

квантовомеханический феномен сверхтекучести ядерной капли облегчил создание «квазиклассических» моделей в привычном трехмерном пространстве Евклида — Декарта.

Если электроны в каждой оболочке атома образуют некое подобие электронного газа, разобщенного взаимным отталкиванием этих отрицательно заряженных частиц, то благодаря коллективным движениям нуклонов, объединенных ядерными силами притяжения, каждую оболочку ядра можно в принципе рассматривать как плоский ротатор. Следовательно, позволительно отказаться от понятия однонуклонных эллиптических орбит в ядре и рассматривать вращение и колебания каждой оболочки ядра как единого целого.

В 1969 году югославский физик Ян Стрнад экспериментально исследовал упаковку мыльных пузырей в плоскости и заметил, что центральные из них выглядят поменьше, а периферийные — побольше. У него мелькнула мысль— а не упакованы ли нуклоны в ядре наподобие вставленных друг в друга стаканов без дна? И когда в цилиндрическом керне ядра свершается одно коллективное движение, то по краям ядра — другое? В 1975 году американский физико-химик, дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг и его коллега Б. Робинсон разработали так называемую «сфероидную модель» атомного ядра, в которой внутренняя и внешняя сфероидные оболочки обладали собственными вращательными характеристиками.

В нашей модели, базирующейся на этих идеях, атомное ядро выглядит в виде набора вставленных друг в друга цилиндрических структур — оболочек с чередующимся расположением протонов и нейтронов. В заполненной оболочке количество тех и других равное. Избыточные нуклоны, не нашедшие себе места в заполненной оболочке, образуют внутреннюю под-оболочку. Когда заполняется и «кристаллизуется» в цилиндр эта подоболочка, «лишние» нуклоны начинают «сплачиваться» уже в подподоболочке. И так далее.

Расчеты по нашей модели показывают, что в пределах таблицы Менделеева могут стабильно существовать всего 16 типов заполненных оболочек с зарядами 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 15, 24, 28, 40, 45, 50,

СВЕРХТЕКУЧЕЕ ЯДРО

БОГОЛЮБОВА

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЯДРА РЕЙНУОТЕРА

ВНУТРЕННЯЯ ПОДОБОПОЧКА ЯДРА ПЛАТИНЫ (СООТВЕТСТВУЕТ ХРОМУ )

СВЕРХТЕКУЧЕЕ ЯДРО ПЛАТИНЫ

Возможные формы атомных ядер в реальном трехмерном пространстве Евклида — Декарта. Самое приближенное представление о них дают простейшие тела вращения — круглый шар, вытянутый и сплюснутый эллипсоиды (вверху), переходящие в сферические или цилиндрические формы. В предлагаемой модели (внизу) автор постарался объединить достоинства «сверхтекучего ядра» Боголюбова и «цилиндрических ядер» Рейнуотера.

54, 60 и соответственно с атомными номерами 4, 6, 8, 12, 16, 18, 24, 30, 48, 56, 80, 90, 100, 108, 120. Это несколько ближе к распределению ядер в земной коре. Самое же главное — предлагаемая модель, в отличие от прежних, почти полностью соответствует измеренным до сих пор электрическим квадру-польным моментам нескольких сотен ядер, изотопов.

Атомные ядра могут состоять из одной, двух, трех и даже четырех кольцевых оболочек. В каждой может быть до шести слоев — «этажей». Интересно, что многооболочные ядра выглядят как гибриды из нескольких ядер более простых и легких химических элементов. Таким образом, древние мечты алхимиков о получении золота, серебра или платины при синтезе более доступных веществ получают зримое, хотя и дорогостоящее на практике воплощение!

Принцип минимизации энергии связи нуклонов в оболочке ядра и соответственно минимизации

квадрупольного момента, принятый в «одночастичной модели» Майер — Йенсена, находит здесь реальное подтверждение. Нуклоны, заполняющие оболочки, выстраиваются в цилиндр под действием центробежных, кулоновских сил, а также за счет эффекта парных корреляций Соловьева — Беляева, но ядро в целом благодаря ядерным силам притяжения стремится как можно больше походить на «сферу».

Неплохо согласуется кольцевая модель и с замеренными спинами (моментами собственного вращения) и магнитными свойствами ядер. В однослойной оболочке спины нуклонов выстраиваются в одном направлении, что связано с эффектом парных корреляций. В двухслойной же оболочке взаимно компенсируются как спины, так и магнитные моменты двух пар «протон-нейтрон», то есть происходит счетверение нуклонов, и потому собственный спин двухслойной оболочки, как и ее магнитный момент, равны нулю. Собственный спин подоболочки зависит от комбинации спинов составляющих ее нуклонов и обычно связан с минимальным значением магнитного момента.

Наконец, если вычислить вращательные характеристики ядер в реальной масштабной решетке Евклида— Декарта, то получим лучшее согласование с экспериментом, чем в других моделях атомного ядра.

Таким образом, рассмотренная модель неплохо объясняет наблюдаемые энергии вращения оболочек в ядре, сверхтонкое расщепление спектральных линий атомных систем, данные радиоспектроскопии. Осталось теперь измерить электрические моменты высшей мультипольности (отступление формы ядер от эллипсоида) и сравнить с расчетом.

В свое время французский ученый и философ Рене Декарт учил, что вещество состоит из вихрей и вращение есть форма существования тел. По-видимому, на уровне атомных ядер его утверждение вполне справедливо. Оболочка и подоболочка, как матрешки, вставленные друг в друга, крутятся в ядерном хороводе — но в противоположные стороны!

И противоположно направленные вихри рождают покой — «глаз урагана» — в центре атомного смерча.

36