ОБОЛО́ЧЕЧНАЯ МОДЕ́ЛЬ ЯДРА́

ОБОЛО́ЧЕЧНАЯ МОДЕ́ЛЬ ЯДРА́, мо­дель атом­но­го яд­ра, со­глас­но ко­то­рой со­став­ляю­щие яд­ро ну­кло­ны дви­жут­ся в еди­ном по­тен­ци­аль­ном по­ле и на­хо­дят­ся в оп­ре­де­лён­ных кван­то­вых со­стоя­ни­ях. Та­кое дви­же­ние ну­кло­нов на­по­ми­на­ет дви­же­ние элек­тро­нов в ато­ме. О. м. я. сфор­му­ли­ро­ва­на в 1949 М. Гёп­перт-Май­ер и не­за­ви­си­мо от неё нем. фи­зи­ка­ми Х. Йен­се­ном, О. Хак­се­лем и Х. Зюс­сом. Соз­да­ние О. м. я. ини­ции­ро­ва­но тем, что в 1930-х гг. бы­ла ус­та­нов­ле­на вы­со­кая ста­биль­ность ядер, чис­ло ну­кло­нов в ко­то­рых рав­но од­но­му из т. н. ма­ги­ческих чи­сел (см. Ма­ги­че­ские яд­ра). О. м. я. яв­ля­ет­ся ос­но­вой совр. пред­став­ле­ний о струк­ту­ре атом­но­го яд­ра.

В атом­ном яд­ре, в от­ли­чие от ато­ма, нет еди­но­го цен­тра при­тя­же­ния. Еди­ное сред­нее по­тен­ци­аль­ное по­ле воз­ни­ка­ет в ре­зуль­та­те сум­мар­но­го воз­дей­ст­вия на рас­смат­ри­вае­мый ну­клон ос­таль­ных ну­кло­нов яд­ра. Со­глас­но О. м. я. со сфе­ри­че­ски сим­мет­рич­ным по­тен­ци­аль­ным по­лем, ну­кло­ны, на­хо­дя­щие­ся в кван­то­вых со­стоя­ни­ях с оди­на­ко­вы­ми энер­ги­ей, ор­би­таль­ным мо­мен­том ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния l и пол­ным мо­мен­том ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния j, за­пол­ня­ют т. н. од­но­час­тич­ный уро­вень (по­до­бо­лоч­ку, ор­би­ту, ор­би­таль). Про­то­ны и ней­тро­ны за­пол­ня­ют раз­ные од­но­час­тич­ные уров­ни. Уров­ни за­пол­ня­ют­ся по­сле­до­ва­тель­но, по ме­ре уве­ли­че­ния их энер­гий с рос­том чис­ла ну­кло­нов в яд­рах. По­сле­до­ва­тель­ный ха­рак­тер за­пол­не­ния уров­ней про­дик­то­ван Пау­ли прин­ци­пом. Макс. чис­ло про­то­нов ли­бо ней­тро­нов на од­ном уров­не рав­но 2j+1. Уров­ни с близ­ки­ми энер­гия­ми груп­пи­ру­ют­ся в обо­лоч­ки, от­де­лён­ные друг от дру­га зна­чит. энер­ге­тич. ин­тер­ва­ла­ми. Атом­ные яд­ра, в ко­то­рых од­ни обо­лоч­ки пол­но­стью за­пол­не­ны, а дру­гие пус­ты, об­ла­да­ют по­вы­шен­ной ус­той­чи­во­стью. За­пол­не­ние обо­ло­чек про­ис­хо­дит, ко­гда чис­ло про­то­нов или ней­тро­нов в яд­ре рав­но од­но­му из ма­гич. чи­сел (2, 8, 20, 28, 50, 82, для ней­тро­нов так­же 126). Та­ким об­ра­зом, О. м. я. объ­яс­ня­ет вы­со­кую ста­биль­ность ма­ги­че­ских ядер.

В ос­нов­ном со­стоя­нии яд­ра ну­кло­ны рас­по­ла­га­ют­ся на уров­нях с наи­мень­ши­ми энер­гия­ми. Пе­ре­ход яд­ра в воз­бу­ж­дён­ные со­стоя­ния про­ис­хо­дит, ко­гда один или неск. ну­кло­нов пе­ре­хо­дят с уров­ней наи­мень­ших энер­гий на уров­ни бóльших энер­гий. По­ло­же­ние ну­кло­на на том или ином уров­не оп­ре­де­ля­ет его кван­то­вые ха­рак­те­ри­сти­ки – энер­гию, ве­ли­чи­ны l и j, чёт­ность. По этим дан­ным, зная рас­пре­де­ле­ние ну­кло­нов по уров­ням, мож­но вы­чис­лить не­ко­то­рые ха­рак­те­ри­сти­ки все­го атом­но­го яд­ра. Т. о., в рам­ках О. м. я. мо­гут быть оп­ре­де­ле­ны зна­че­ния мо­мен­тов ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния и чёт­но­стей боль­шо­го чис­ла ос­нов­ных и воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ний разл. ядер. О. м. я. по­зво­ли­ла по­нять рас­пре­де­ле­ние ядер, имею­щих воз­бу­ж­дён­ные дол­го­жи­ву­щие (изо­мер­ные) со­стоя­ния, пред­ска­зать ха­рак­те­ри­сти­ки бе­та-рас­па­да ядер, при­бли­жён­но вы­чис­лить зна­че­ния маг­нит­ных мо­мен­тов атом­ных ядер.

На­ря­ду с воз­дей­ст­ви­ем сред­не­го по­ля, в О. м. я., как пра­ви­ло, учи­ты­ва­ют­ся так­же т. н. ос­та­точ­ные взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду отд. ну­кло­на­ми, ко­то­рые не мо­гут быть све­де­ны к дей­ст­вию ука­зан­но­го по­ля. В ча­ст­но­сти, учи­ты­ва­ют­ся си­лы спа­ри­ва­ния ме­ж­ду дву­мя ну­кло­на­ми оди­на­ко­во­го ти­па, за­пол­няю­щи­ми один и тот же уро­вень, при­во­дя­щие к то­му, что пол­ный мо­мент ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния та­кой па­ры ра­вен ну­лю, а её чёт­ность по­ло­жи­тель­на.

Экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния по­ка­зы­ва­ют, что в яд­рах, да­лё­ких от т. н. ли­нии бе­та-ста­биль­но­сти, мо­гут ис­че­зать «клас­си­че­ские» ма­гич. чис­ла (напр., 20) и по­яв­лять­ся но­вые ма­гич. чис­ла – 14, 16 и др. Ука­зан­ное яв­ле­ние в рам­ках О. м. я. объ­яс­ня­ет­ся эво­лю­ци­ей обо­ло­чеч­ной струк­ту­ры при из­ме­не­нии чис­ла ней­тро­нов или про­то­нов в яд­ре (при этом из­ме­ня­ют­ся энер­ге­тич. по­ло­же­ния отд. ор­бит, что мо­жет при­во­дить к ис­чез­но­ве­нию и об­ра­зо­ва­нию зна­чит. энер­ге­тич. ще­лей ме­ж­ду ни­ми).

Не­смот­ря на ус­пе­хи О. м. я. в опи­са­нии струк­ту­ры и свойств ядер, ряд экс­пе­рим. дан­ных не мо­жет быть объ­яс­нён в её рам­ках. Для опи­са­ния мно­гих из них тре­бу­ет­ся учёт т. н. кол­лек­тив­ных дви­же­ний ну­кло­нов (со­гла­со­ван­но­го дви­же­ния мн. ну­кло­нов). В ча­ст­но­сти, ряд свойств де­фор­ми­ро­ван­ных ядер на­хо­дят объ­яс­не­ние в рам­ках обоб­щён­ной мо­де­ли яд­ра.