Héjmodell

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A héjmodell egyike a legkorábbi atommag-modelleknek. A nukleonok – ugyanúgy, mint az elektronokfermionok, ezért érvényes rájuk a Pauli-féle kizárási elv. A modell szerint a nukleonok is – az atom elektronjaihoz hasonlóan – energiaszintekre csoportosulnak. Annak ellenére, hogy az atommagban a nukleonok sűrűn ütköznek (tehát a klasszikus értelemben vett "szint" nem létezik), ez a modell sikeresen magyarázza az atommagok stabilitásának periodikusságát.

A modellen elsősorban Wigner Jenő, Maria Goeppert Mayer és J. Hans D. Jensen dolgoztak, akik munkájuk elismeréseképpen 1963-ban elnyerték a fizikai Nobel-díjat.

Kísérleti indokok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Már korábban is felfigyeltek a kutatók arra, hogy a 2, 8, 20, 28, 50, 82 vagy 126 protont, illetve neutront tartalmazó magok különösen stabilak. Ezeket a magokat nevezzük mágikus magoknak. A mágikus magok kötési energiája nagyobb a szomszédos magokétól.

A modell alapjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • a nukleonok egymással nincsenek kölcsönhatásban
  • mindegyik nukleon egy gömbszimmetrikus potenciálvölgyben mozog

A magerők pontos ismeretének hiányában a potenciált csak találgathatjuk. Általában a derékszögű potenciált és a harmonikus oszcillátor potenciálját használják. Mindkét esetben a nukleon energiáját két kvantumszám, az N főkvantumszám és az l mellékkvantumszám határozza meg: E_N=(N+{3}/{2}) \hbar \omega

Eredmények[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A héjmodell ezekből a feltevésekből kiindulva sikeresen magyarázza az első 3 mágikus számot:

 N = 2*n + l – 2   EN (\hbar \omega   n     l    állapot   e- száma   Az összes e-   Mágikus szám 
0 3/2 1 0 1s 2 2 2
1 5/2 1 1 1p 6 8 8
2 7/2 1
2
2
0
1d
2s
12 20 20
3 9/2 1
2
3
1
1f
2p
20 40 50

Mint látható, a héjmodell nem tudja megmagyarázni a 4. mágikus számot. Elég hamar rájöttek azonban, hogy a spin-pálya kölcsönhatás bevezetésével a problémát meg lehet oldani. A nukleon teljes impulzusmomentuma így l \pm {1}/{2} lesz (l orbitális momentum és a spin összege). Emiatt egyes szintek felbomlanak, és a szintek energiái átrendeződnek.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Nuclear shell model című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.
  • SH Atlasz Atomfizika, Springer Hungarica, Budapest, 1995 ISBN 963-8455-67-5