幻数 (物理学)

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同位素穩定性圖表。

幻数(英語:Magic Number),又稱魔數,是指原子核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年德国物理学家迈耶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。

原子核形状[编辑]

其他理论[编辑]

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,[1]随后又发现63032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,人造放射性同位素42Si的原子核稳定性很高,表明14可能也是一个幻数。[2]

参考文献[编辑]

  1. ^ Ozawa, A.; Kobayashi, T.; Suzuki, T.; Yoshida, K.; Tanihata, I. A new magic number, N=16, Near to the neutron drip-line. Physical Review Letters. 2000-06-12, 84 (24): 5493–5495. doi:10.1103/PhysRevLett.84.5493. 
  2. ^ Fridmann, J; Wiedenhöver, I; Gade, A; Baby, LT; Bazin, D; Brown, BA; Campbell, CM; Cook, JM; Cottle, PD; Diffenderfer, E; Dinca, DC; Glasmacher, T; Hansen, PG; Kemper, KW; Lecouey, JL; Mueller, WF; Olliver, H; Rodriguez-Vieitez, E; Terry, JR; Tostevin, JA; Yoneda, K. 'Magic' nucleus 42Si.. Nature. 2005-06-16, 435 (7044): 922–4. PMID 15959511. doi:10.1038/nature03619. 

参阅[编辑]