同中子素

同中子素其定義是兩個不同質子數的核素，具有相同的中子數。例如：15N與16O都具有8個中子。質子與中子的各方面性質都極其相似，為了能很好地分辨， 可以看成是核子的不同的同位旋（ t）態， 它的第三分量 t₃=± 1/2分別表示質子中子。

基本介紹

• 中文名：同中子素
• 外文名：Isotone
• 套用：原子核殼模型
• 學科：核化學

概念

來源

此辭彙是由德國物理學家K.古根海瑪所創，是將英文同位素（英語：isotope）中的“p”置換成代表中子的“n（neutron）”。
周期表的穩定核素中，有7種同中子素共具最高82箇中子，其次是有5種同中子素具50箇中子與20箇中子。中子為魔數的同中子素，其穩定核素較多。

理論

核子之間存在很強的相互作用力——核力，其作用範圍大約 10-15m，即核力是短程強相互作用力。核力只發生在鄰近的核子之間，因此核力具有飽和性，核力的大小與核子的電荷量沒有關係。當質子數中子數為幻數時原子核呈現球形，當遠離幻數時，形狀相對穩定可以稱為有硬形變，介於這兩者之間的情況為軟形變，當原子核具有一種或兩種以上的形狀時即為形狀共存。 對於奇 A 核、奇奇核來說， 兩相鄰轉動帶間的能級差隨著角動量的變化不再呈線性關係，而是出現鋸齒形，此現象即為旋稱劈裂。在低自旋的地方奇自旋的能量比偶自旋的能量高，而在高自旋區偶自旋能量則比奇自旋的高，這即為旋稱反轉。

A=130~140 質量區的過渡原子核，有 γ 軟形狀並且由於結構特徵相對球形核來說較為複雜，因此通過理論很難對其做系統描述。例如：長橢、扁橢、三軸集體激發；形狀共存；準粒子激發（ 高 K 同核異能態） 都是由相似的實驗能級確定的。實驗方面， 觀察到了 130Xe~140Gd 的 N=76 偶偶同中子素的高自旋結構包括準 γ 帶，這為本工作就這一同位素鏈展開的研究及結果的正確性提供了有利參考。 可以採用硬三軸勢和 γ 不穩定勢來討論原子核低位態的性質，但是，這兩種模型都不能產生不同的原子核能譜。 理論方面， Yoshinaga 等人利用對截斷殼模型假設集體核子對的角動量為 0 和 2 兩種情況，很好地再現了 Xe，Ba，Ce 和 Nd 的 E₂ 躍遷性質。

RMF理論對N60同中子核素形狀演化的研究

理論框架

原子核結構中的臨界點對稱性已經引起了許多人的關注。一些物理體系(原子核、分子和原子結團等)在它們的平衡態結構的形狀上有一定的特徵，這些核的形狀在有些情況下是剛性的，然而，在少數幾種情況下核的結構是非常鬆軟的。當前，一個值得考慮的問題是如何去描述相變點的特徵。在傳統的相互作用玻色子(IBM)模型下，原子核的結構可以被看作是由U(6)對稱的玻色子組成的系統，它存在3種動力學對稱性：U(5)，SU(3)和O(6)，幾何學上分別對應為球型振動、軸向形變旋轉和γ不穩定旋轉。在IBM模型下，X(5)對稱是介於U(5)和SU(3)對稱之間的臨界點結構，而E(5)對稱可以描述U(5)和O(6)動力學對稱之間的相變區域。X(5)[E(5)]臨界點對稱可以套用到原子核的球形和γ不穩定對稱之間的第1或第2形狀相變。

近年來，相對論平均場(RMF)理論在描述原子核的性質方面取得了很大成功，許多人已把RMF理論套用到原子核形狀演化的研究中。孟傑等已經把RMF理論套用到Sm同位素鏈的研究中，並且指出^{148，150，152}Sm具有介於球形U(5)和軸對稱SU(3)之間的臨界點結構。

計算分析

RMF理論作為原子核微觀模型的一種，能夠提供許多關於單粒子能級、殼結構等多方面的詳細信息。這些信息對於研究原子核結構和其形變情況具有很大的作用。N=60同中子核素質子的單粒子能級，能級的範圍在2-15 MeV之間，黑線表示費米能。其中，橫坐標所示的質子數對應於各自的單粒子能級。從圖中可以發現，在質子幻數核¹¹⁰Sn附近的能隙比較大。¹¹⁰Sn是典型的球形核，但是隨著質子數的增加，¹¹⁶Ba附近的能隙與前者相比變得很小。當能隙變小的時候原子核容易發生形變。從圖中可以看到¹¹⁴Xe和¹¹⁶Ba介於球形核與變形核之間，最有可能具有形狀演化的臨界點結構。同理，¹⁰⁴Ru和¹⁰⁶Pd也可能具有這種臨界點結構。

由約束條件下RMF理論得到的質子的單粒子能級 (NL3參數)