幻数 (物理学)

同位素穩定性圖表。

幻数（英語：Magic Number），又稱魔數，是指原子核中质子数和中子数的某个特定数值。当质子数或中子数为幻数，或者二者取值均为幻数时，原子核會显示出較高的稳定性。

目前已经确认的幻数有：2、8、20、28、50、82、126（放射性超鈾元素穩定島）這七個幻數。（OEIS中的数列A018226）

自然界广泛存在的氦、氧、钙、镍、锡、铅元素的质子或中子数分别与2到82的幻数相对应。质子数为126的元素目前尚未发现。当原子核之质子數和中子数皆为幻数时，这样的情况称为双幻数。例如自然界存在质子数82、中子数126的铅同位素²⁰⁸Pb，就具有双幻数，显得异常稳定。

一般认为，幻数的存在反映了原子核具有「壳层结构」。1949年德国物理学家梅耶 (Maria Goeppert Mayer)和延森等人建立了原子核的核殼層模型。当原子核中存在幻数时，核子以集体的形式充满了某个能级，没有核子向更高的能级跃迁，因此这些原子核相当稳定。

其他理论

有些科学家在别的核子数字中也发现了较高的稳定性，认为这说明这些数字也会造成次殼層填滿，所以也是幻数：

• 2000年5月日本物理学家发表论文称16有可能也是一个幻数，随后又发现6、30、32也可能是新的幻数。
• 2005年6月，英国和美国科学家发表论文称，人造放射性硅同位素⁴²Si的原子核稳定性很高，表明14可能也是一个幻数。

参阅

• 元素周期表
• 核壳层模型
• 稳定岛