原子核接触形结构形式网

核力是两种不同性质的力的组合，在相邻两质子之间表现出的核力势垒图如图2-1. （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）

从图中可看出质子之间间距在约R--6R之间表现出引力(R为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力，所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7R--4R之间引力最强，从这点可推断：质子之间是以间隔1个中子或2个中子组成原子核的；中子于核内只表现出引力；间隔1个中子或2个中了后每个核子还具有多余的引力 ，这个多余的引力正好作为核子园周旋转的向心力。难道单中子结构和双中子结构就是原子核的基本结构形式？

以上所提的许多科学凝问都是由原子核的未知结构产生的，核的结构应该是怎样的呢？本文推导出一种多支节、相邻质子间隔1个中子或2个中子的树形结构，并为它命名为“核的树形结构模型”，多质子大核结构象一颗大树，有树根、树干、树支、根支等；少质子核象个小树苗。这样的结构它的主轴长是它作园周旋转时的直径，这个直径正是卢瑟福实验测得的原子核直径。这种结构正好使任意相邻质子表现出引力，相邻外的所有质子表现出较小的斥力，从而核内总的核子间作用力表现出引力。

下面分两章说明：一章、树形核结构排列规律。包括形状、形式、次序、多中子排列问题等。二章、树形核结构例举证明。包括外围电子运动规律映证树形核的结构；著名弱相互作用宇称不守恒映证树形核结构的非对称性；²¹²Po的a

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力太小，必须有分支旋转产生组合引力作用下才能存在，所以主要在第2层以外的特定三角区内出现。这两种形式是由核力的基本特性决定的，强大核力作用下，高速的核子不可能象气模、液模、壳层结构所述“悬空达到平衡稳定”；只能以上述两种结构形式中子质子相间隔接触存在。因为核力是两种不同性质的力的组合，在相邻2个质子之间表现出的核力势垒图如图1，从图中可看出质子之间间距在约R--6R之间表现出引力(R为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力，所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7R--4R之间引力最强，从这点可发现：质子之间是以间隔1个中子或2个中子的基本形式组成原子核的；中子在核内只表现出引力；间隔1个中子或2个中子后每个质子还具有多余的吸引力 ，它正好作为核子园周旋转的向心力。所以，单中子结构、双中子结构就是组成原子核结构的基本结构形式。

2、原子核的树形核结构模型形状

单中子结构、双中子结构形式又是怎样组成一个大核的？

原子核结构形状形如一棵理想的大树，叫“树形核结构模型”。多质子大核以主要形式排列到第2层后，首尾质子因核力作用而明显偏离轴心，为了加强核力和整体的稳定，就由同等地位的3支P质子组成三角分支结构，这3个P支节在主轴S层质子上取名为3支P亚层。稳定态时，这3支P亚层分支与主轴正好形成四面体，称之为：三角四面体结构，如图2－2碳核下部的结构分支。在三角分区之后的结构是以双中子次要形式组成。第3层以后的分支又可在3支P亚层分支上生长出5支D亚层分支，第4层以后的5支D亚层分支上又可分生出7支F亚层分支，各亚层分支由能极高低和轨道数决定。所有亚层分支结构形式都是单中子形主要结构形式。多支节大核的分支以2支或3支组成体系，由各体系组成趋三角四面体形，总体核的形状仍以主轴为中心组成趋三角四面体形结构的亚稳定结构。整个多质子大核结构形如一棵理想大树：有主干、有分支、有次分支，有主根、有分根、有次分根……它以主轴为主体、以三角四面体为根本，首尾以图2－2碳下部三角四面体形结构组成为最稳定结构。这就是核的形状。当核高速园周旋转时，从外界观察可以发现它形如“球形”，当核主要以主轴方式旋转时，从外界观察可以发现它形如“仿垂形”。不旋转（现实中是不可能的）观察就象一棵理想的大树。所以，把本文推导得出的核结构叫做树形核结构模型。

3、核内质子分层及按能极高低的排理顺序

树形核结构模型是分层多支节的，它分层排列规律是怎样的呢？

质子分层可分为1、2、3、4、5、6、7层次，每层能排列的质子数分别为：2、8、18、32、18、8、2、（到今为止的最多质子数）。其中第2层分为S、P亚层，第3层又分为S、P、D亚层，第4层又分为S、P、D、F亚层，第5层分为S、P、D、F亚层，第6层只有S、P两个亚层，第7层只有S亚层（到目前为止的的核层次）。各亚层质子支数为S为2支，P为6支，D为10支，F为14支。（其中核结构上部树支节有约一半数亚层支节，下部根支节有约一半数亚层支节）。

质子分层后，能极大小从低到高的顺序是：1S（1层S亚层）、2S、2P、3S、3P、4S、3D、4P、5S、4D、5P、6S、4F、5D、6P、7S、5F、6D...... 质子数从小到大不同的核依次排列。

从少质子数到多质子数的核排列正是从能极低到能极高来排列的，由电子排列规律可得到质子排列规律。对于同一层而言：例如主轴的上部第4S层上将排列3支4P，4P上将排列5支4D，4D上将排列7支4F（下部第4S层上也同样排列）。也就是说S上可排3支P，其余各亚层只能排1－2个支节（其中主轴偏向的亚层支节只排1支）。所有质子、中子的增多，总是先从能级最低层次排起，并且总是从核磁场的北极增加（图中核下部），达到三角四体稳定结构后，才在核磁场的南极增加（图中核上部）

以上质子排列由核外电子排列规律推导得到。是电子排列规律决定核内质子排列规律？还是核内质子排列规律决定电子排列规律呢？当然是内因质子决定外因电子，质子排列规律决定电子排列规律；所以，完全可以由电子排列规律映象反推出质子排列规律。以上排列规律类同电子排列规律就是这个道理。

4、中子数太多的大核结构规律

在原子核内，中子的主要作用有点是保护性质的作用，中子的多少与核的自旋和稳定有关，转动平稳、结构稳定的核相应中子数就多些。

对同一种元素，当原子的中子数特别多时，中子加排在什么地点？多中子大核结构（或指同位素核的结构），按核的主要结构形式和次要结构形式组合后余下的中子怎样排列？余下的中子将占据质子下一个能极的位置。对于大核余下的中子太多，它不仅占据下一位质子能级位置，还将占据更下级的第二、三能极的位置。在大核分支处核力加强，园周旋转慢，外围需要的向心力小，在亚层分支之间处也可吸引一些中子（排列规律之外，亚层分支之间处）；因为质子与质子的库仑斥力，使这些地方不能排上1个质子，只能吸引排列一些中子。所以， 越大的、转动越慢的核吸引的中子数越多。

总之， 每个质子运动状态决定1个相对应的电子运动状态。电子排理的规律：能量最低原理、洪特规则、保里不相容原理的正确性，正好间接映象出质子排列的正确规律。所以质子分层用大写字母：S、P、D、F表示。（电子排列用小写字母：s、p、d、f）

下面例举一些典型的核的排列事例，对核的结构规律加以祥细说明。

二章、原子核树形结构模型排列例证

1、核外电子云图映证碳原子核的三角四面体稳定结构形状

一般碳核有6个质子和6个中子，绝对按能极高低排列出的核结构是：1S² 、2S² 、2P²（2P² 表示：第2层的P亚层有2个质子）。如图2－3图(1)，这是一个不稳定的结构，因为图中2S上的1个质子因核力要偏离轴心转动，很不稳定，一支2P质子和另一支2P质子两支质子也不能组成三角四面体稳定结构，整个核表现了极不稳定；因此，整个核将重新组合：1 支2S质子与2支2P质子杂合成3支同等的分支，组成三角四面体结构 ，从而使核首尾缩短而成为三角四面体稳定结构；称这种杂合叫碳核的S ¹P ² 杂化结构。所有的碳族原子核都有这种杂化结构。如图2－3中间图(2)，2S¹2P² 杂化组成三角形，与主轴正好组成三角四面体结构。2S杂化为一支节后，一个1S作为变化后的2S，最上面的2S成了1S，整个结构好象减少了一个2S。这就是核的稳定结构形状：三角四面体形。

碳核外电子云层图如图2－3中图(3)正好是四面体形结构，每个外层电子运动状态都由核内相对位置质子的状态决定，碳核外电子云图正是碳核质子杂化后组成三角四面体的间接映象。核的结构不可能用实验仪器直接验证，那么，从核外电子的运动状态我们能感悟出什么呢？那就是核内的形状与核外电子的云的形状一定有关联。而对应的核外电子中,所有的碳族电子也有同样的杂化结构,从而映象出碳核的SP杂化结构。（所有图中黑色为质子，白色为中子）

2、钴60核（⁶⁰ C _O ）的β衰变机理及宇称不守恒的原理映证核的稳定结构形状

钴60核（⁶⁰ C _O ）的β衰变后变成了Ni核，使外层非三角体形结构衰变后成为三角体形结构，从而核变为稳定结构。

钴60核（⁶⁰ C _O ）有27个质子和33个中子，其中最外层1个中子 ⁰ n 衰变成 ¹ P质子，并放出1个负电子^－1 e 。钴60核（⁶⁰ C _O ）结构如图2－4中图（1），按能极排列为：1S² 、2S ² 、2P ⁶ 、3S ² 、3P ⁶ 、4S ² 、3D ⁷ 。最后排列的3D⁷ 中7个质子首先在图下部核磁北极排完5个后，余下的在上部核磁南极上排上2个质子。图2－4中图（1）下部北极,平面图如图2－4中图（2）：5个3D质子分三组组成三角形，与1个4S质子组成以主轴为中心的趋三角四面体形结构；这样钴60核（⁶⁰ C _O ）结构下部变为稳定结构。为什么下部D亚层只能排列5个质子呢？这是由于质子排列规律决定的：D亚层最多能排10个质子（F亚层最多能排14个质子）； 下面排列5个D亚层质子，上面排列5个D亚层质子，并且总是从核磁场北极首先排列，达到半满后，才到上部排列余下的。（从这里也看出质子排列规律与核外电子半满排列规律相同，从而映证质子排列的可行性）。

钴60核（⁶⁰ C _O ）的上部结构如图2－4图（3），2个3D质子与1个4S质子加1个中子不能组成三角四面体结构，不稳定；只有在X中子处由中子衰变产生1个质子才能组成三角四面体结构，从而使整个核变稳定。衰变后没有变成5个质子的保满状态，但三角形结构比衰变前稳定得多了。所以钴60（⁶⁰ C _O ）核在X处发生β衰变，并从此处放出1个负电子； 钴60核（⁶⁰ C _O ）的衰变发生在特定位置，这个位置正好是核磁场的南极。钴60核（⁶⁰ C _O ）的衰变发生在特定位置，正好可由科学家吴建雄验证弱作用下宇称不守恒实验得到映证：

1956年李政道、杨振宇推断弱相互作用中“宇称不守恒”，建议用β衰变电子的角分布来推断。1957年吴建雄等完成了此项实验：(1)

“把β衰变的钴60核（⁶⁰ C _O ）放在强磁场中，温度降到1K以下，最后达到0.004K，这样有60％的钴60核（⁶⁰ C _O ）磁矩取顺磁场方向。低温下原子核热运动减低，以免扰乱原子核的有序化。实验发现，60％的β射线从反磁场方向发射出来，40％的β射线从顺磁场方向发射出来。” 实验证明：钴60核（⁶⁰ C _O ）β衰变发生在核磁的南极，或说是逆磁方向，也就是图2－4的X处。实验映证：核结构排列总是在核磁北极排满后才在核磁南极排列。实验映证：衰变后的三角形比衰变前稳定得多。从整个核结构可以直观看出核结构是非对称的，反过来说明弱相互作用时宇称不守恒的原因。从结构上说“宇称不守恒”其实是核的结构并不是对称性质的，总是N极大，S极小。

（ 我做了一个钴60核（⁶⁰ C _O ） 结构的土制模形，有机会定会展示给大家。）