Техника - молодёжи 1989-10, страница 38

Предполагаемое строение оболочек ядра ур«н». Нейтроны изображены пустыми кружками, протоны — заштрихованными Размеры даны в единицах расстояний, при нятых в ядерной физике— фермн (I фм -|<Г¹⁶ м).

на. В центре одиночный нейтрон Можете проверить: присущее ядру урана-237 общее число протонов и нейтронов сходится (их в нашей модели 92 и 145 соответственно, а сумма равна 237). Но главная трудность распределения частиц по группам не в количественном подборе, а в обеспечении симметричного заполнения оболочек. Однако матрешечный принцип удалось выдержать до конца. Изображенное на рисунке строение всех оболочек наглядно свидетельствует о полном соблюдении правил симметрии.

Кроме того, в рамках предложен ной модели применимы все формулы, описывающие поведение так называемого жесткого ротатора Иными словами, при оценке вращения вставленных одна в другую цилиндрических оболочек эффек том незначительного изменения их радиусов можно пренебречь и попросту считать, будто мы имеем дело с вращением стаканов без дна.

Когда ядро урана обстреливают более легкими частицами, оно воз буждается, его оболочки раскручиваются. Сброс избытка энергии наступает в серии квантовых переходов от более быстрого к более мед ленному вращению, подобно тому как происходит изменение скорости вращения шестерен в автомобильной коробке передач. При каждом квантовом переходе ядро испускает гамма-квант электромаг нитного излучения. Спектры излучений неплохо изучены, для оценки энергии вращательных перехо дов ядерная спектроскопия располагает надежно действующими приборами. По их показаниям в справочниках приведены 25 значений энергии гамма-квантов, испускаемых урановым ядром. Все они разбиваются на две группы, при чем одна описывает квантовые пе реходы первой оболочки, а другая— второй (см таблицу).

Каждому уровню возбуждения ядра соответствует целое квантовое число 1. Энергия уровней под считывается по приведенной в таб лице формуле Бора В соответствии с законами квантовой механи ки энергия испущенного гамма-кванта равна разности энергий верхнего и нижнего уровней, отвечающих двум состояниям вращения той или иной оболочки--более быстрому и более медленному. Квантовое число 6 основное как для первой, так и для второй обо

лочки. Оно отвечает их невозбужденному состоянию, когда «коробки передач» той и другой не работают. В этом случае оба «стакана без дна» соосно вращаются в противоположные стороны, причем момент вращения каждого равен числу 6, умноженному на постоянную Планка.

Таблица квантовых переходов, связанных с состояниями вращения первой и второй оболочек ядра урана.

Характерные для ядра урана 25 квантовых переходов хорошо совпадают с теми, что рассчитываются по формуле Бора на основании нашей модели. Подтверждается она и другими данными известными магнитными, кинетическими и другими характеристиками ядра. А самое главное, разъясняется парадокс уменьшения момента инерции возбуждаемой части ядра, тот самый парадокс, с которого и начались наши поиски.

37