สำหรับการพัฒนาแบบจำลองของนิวเคลียสที่รวมการเคลื่อนที่ของนิวตรอนและโปรตอนเข้าด้วยกัน นิวเคลียส อะไรทำให้นิวเคลียสหมุนได้ ในทางกลไกควอนตัม ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบไม่สามารถหมุนได้เนื่องจากมันดูเหมือนเดิมเมื่อมองจากทิศทางใด ๆ และไม่มีจุดอ้างอิงที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งได้ หากต้องการดูการหมุน ต้องหักสมมาตรทรงกลมเพื่อให้สามารถกำหนดทิศทางในอวกาศได้
ตัวอย่างเช่น
ไดอะตอมมิกโมเลกุลซึ่งมีรูปร่างเป็นดัมเบล สามารถหมุนได้ประมาณสองแกนที่ตั้งฉากกับแกนสมมาตรของมัน การบำบัดเชิงกลเชิงควอนตัมของโมเลกุลไดอะตอมทำให้เกิดความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายระหว่างพลังงานการหมุนEและโมเมนตัมเชิงมุม พบว่าพลังงานนี้เป็นสัดส่วนกับJ ( J + 1)
โดยที่Jคือเลขควอนตัมโมเมนตัมเชิงมุม โมเลกุลยังมีโมเมนต์แม่เหล็กที่เป็นสัดส่วนกับJ แนวคิดเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับนิวเคลียสของอะตอมได้ ถ้าการกระจายของมวลและ/หรือประจุภายในนิวเคลียสไม่เป็นทรงกลม นิวเคลียสก็จะสามารถหมุนได้ การหมุนเรียกว่า “กลุ่ม” เนื่องจากมีนิวคลีออนจำนวนมาก
(โปรตอนและนิวตรอน) เข้ามาเกี่ยวข้อง นิวคลีออนเหล่านี้เป็นไปตามวงโคจรที่กำหนดไว้อย่างดีภายในนิวเคลียส เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนในอะตอม ความเสถียรของนิวเคลียสหนึ่งๆ มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพลังงานของวงโคจรเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการจัดตำแหน่งเชิงพื้นที่ของวงโคจร
เหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโมเมนตัมเชิงมุม (หรือการหมุน) ของนิวเคลียส เช่นเดียวกับโมเลกุล นิวเคลียสมีโมเมนต์แม่เหล็กที่เป็นสัดส่วนกับโมเมนตัมเชิงมุมสำหรับโครงร่างนิวคลีออนที่คงที่การหมุนในนิวเคลียสตัวอย่างที่น่าทึ่งที่สุดของการหมุนรอบตัวเองเกิดขึ้นในนิวเคลียสที่มีรูปร่างผิดปกติ
นิวเคลียสเหล่านี้มีรูปร่างเป็นวงรี โดยที่แกนหลักยาวเป็นสองเท่าของแกนรอง เช่น ลูกรักบี้หรืออเมริกันฟุตบอล ถ้าโมเมนต์ความเฉื่อยของนิวเคลียสคงที่ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่ามันไม่เปลี่ยนรูปร่างหรือโครงสร้างของมัน ระดับพลังงานจะยังคงเป็นไปตามความสัมพันธ์ทางกลเชิงควอนตัมอย่างง่าย E ∝ J
ในการเติม
สถานะโมเมนตัมเชิงมุมสูงในนิวเคลียส เช่น สถานะที่มีรูปร่างผิดปกติ ฟอยล์โลหะบางๆ จะถูกยิงด้วยไอออนพลังงานสูง (รูปที่ 1) เมื่อนิวเคลียสในลำแสงกระทบกับนิวเคลียสในฟอยล์เป้าหมาย พวกมันสามารถหลอมรวมกันเพื่อสร้างนิวเคลียสสารประกอบที่ “ร้อน” ในตอนแรก นิวเคลียสจะสูญเสีย
พลังงานโดยการปลดปล่อยอนุภาคแสง เช่น นิวตรอน โปรตอน หรืออนุภาคแอลฟา จากนั้น เมื่อพลังงานลดลงต่ำกว่าพลังงานที่ยึดเหนี่ยวอนุภาคไว้ด้วยกัน มันจะเย็นลงอีกโดยการแผ่รังสีแกมมา เนื่องจากระดับพลังงานของนิวเคลียสที่ผิดรูปมีระยะห่างอย่างสม่ำเสมอ รังสีแกมมาจึงสร้างสเปกตรัม “แถบ”
หรือ “รั้วรั้ว” ที่มีลักษณะเฉพาะ (รูปที่ 2) มีนิวเคลียสประมาณ 1% ที่เกิดขึ้นจากการชนกันเหล่านี้เท่านั้นที่ต้องผ่านระยะที่ผิดรูปไปมากเชื่อว่านิวเคลียสจะคงรูปร่างสุดโต่งไว้ได้เนื่องจากสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมและพลังงาน หลังจากปล่อยรังสีแกมมาประมาณ 10–20 รังสี นิวเคลียสที่มีรูปร่างผิดปกติ
ซึ่งยังคงตื่นเต้นอยู่มาก จะสลายตัวเป็นสถานะที่เกี่ยวข้องกับรูปร่างใกล้เคียงทรงกลมซึ่งมีโมเมนตัมเชิงมุมเท่ากันแต่มีพลังงานน้อยกว่ามาก กระบวนการสลายตัวขั้นสุดท้ายระหว่างรูปทรงทั้งสองนี้ยังเป็นที่เข้าใจเพียงบางส่วนเท่านั้น นิวเคลียสที่ผิดรูปยิ่งยวดจะปล่อยรังสีไฟฟ้าสี่เท่าออกมา
แต่ละโฟตอนมีโมเมนตัมเชิงมุมเท่ากับ 2ħ และมีพลังงานรังสีแกมมาเท่ากับ ħω/2 โดยที่ ħ คือค่าคงที่ของพลังค์ และ ω คือความถี่ในการหมุนรอบนิวเคลียส หากต้องการนึกถึงสิ่งนี้แบบคลาสสิก ให้นึกภาพลูกรักบี้โลหะที่มีประจุไฟฟ้าหมุนอยู่บนแกนสั้นๆ เมื่อปลายด้านใดด้านหนึ่งของลูกบอลชี้ไป
ที่ผู้สังเกตการณ์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะแรงกว่าเมื่อด้านใดด้านหนึ่งของลูกบอลหันเข้าหาผู้สังเกต ดังนั้นสนามจะสั่นสองครั้งสำหรับทุกการหมุนของลูกรักบี้ นิวเคลียสที่ผิดรูปยิ่งยวดหมุนเร็วมากอย่างไม่น่าเชื่อ ประมาณ 10 21ครั้งต่อวินาที และเมื่อถึงเวลาที่นิวเคลียสจะสลายตัวสู่สถานะพื้น
นิวเคลียสมักถูกพิจารณาว่ามีพฤติกรรมเหมือนหยดของเหลว เนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนที่อยู่ภายในนิวเคลียสมักมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แบบจำลองหยดน้ำนี้ไม่สนใจธรรมชาติควอนตัมของนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนเคลื่อนที่ในวงโคจรที่กำหนดไว้อย่างดี
ในสวีเดน
สร้างตัวเลขที่แสดงพลังงานของวงโคจร ( แกน y ) โดยเป็นฟังก์ชันของรูปร่างของนิวเคลียส ตัวเลขนี้คำนวณโดยใช้ศักยภาพของออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกอย่างง่ายเพื่อประมาณศักยภาพของพลังงานในนิวเคลียส วงโคจรมากกว่าหนึ่งวงสามารถมีพลังงานเท่ากัน ซึ่งแสดงโดยเส้น
ที่อยู่เกือบทับกัน แต่ละวงโคจรสามารถบรรจุนิวคลีออนได้ 2 อัน อันหนึ่งสปินขึ้นและอีกอันสปินลงในบางส่วนของแผนภาพพลังงาน มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างระดับพลังงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อนิวเคลียสเป็นทรงกลม (1:1) หรือ “มีรูปร่างผิดปกติพิเศษ” (2:1) ถ้านิวตรอนและโปรตอนเติมวงโคจรจนถึงด้านล่าง
ของช่องว่างดังกล่าว โครงร่างนั้นจะถูกยึดเหนี่ยวแน่นกว่า และด้วยเหตุนี้รูปร่างจึงมีความเสถียรเป็นพิเศษ ตัวเลขจะระบุจำนวนนิวคลีออนที่สามารถรองรับได้โดยการกำหนดค่าที่เสถียรเหล่านี้ ช่องว่างยังคงมีอยู่เมื่อมีการใช้ศักยภาพที่เหมือนจริงมากขึ้นในแบบจำลอง แม้ว่าจะเกิดขึ้นกับจำนวนนิวคลีออน
คิดใหม่เกี่ยวกับนิวเคลียส จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ เชื่อกันว่านิวเคลียสทรงกลมใกล้จะปล่อยรังสีแกมมาในรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอออกมาเสมอ อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 รูปแบบปกติของรังสีแกมมา และด้วยเหตุนี้จึงเป็นหลักฐานที่เป็นไปได้สำหรับการหมุน ถูกตรวจพบจากนิวเคลียสที่ทราบกัน
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
