論文摘要

　　從根本上解決核力問題,進(jìn)而得到一個自然界的普遍規(guī)律,即原子核是由質(zhì)子與中子較均勻地相間排列,然后首尾相連而構(gòu)成的核子環(huán),圍繞其自身的軸線高速轉(zhuǎn)動而形成的殼層結(jié)構(gòu)的帶電液滴球核。核子環(huán)的成環(huán)張力是由核環(huán)上所有質(zhì)子相互推斥提供的，這樣就得到了原子核這個微觀量子多體系的直觀結(jié)構(gòu)圖象----核子環(huán)。

關(guān)鍵詞：核鍵核子環(huán)次中子

　　原子核的直觀結(jié)構(gòu)(I)

　　原子核是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個層次，它介于原子與粒子之間，是由質(zhì)子與中子（統(tǒng)稱核子）組成的非相對論量子多體體系。此量子多體體系的結(jié)構(gòu)圖象是由核內(nèi)的質(zhì)子與中子依靠一種短程的強(qiáng)相互作用力來維系的。這種核子間的強(qiáng)相互作用，稱為核力或者強(qiáng)力。

　　目前，對原子核的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動規(guī)律的了解是“多側(cè)面”的：它既具有“獨(dú)立”核子在由其它核子構(gòu)成的平均場中運(yùn)動的性質(zhì)，而又突出地具有核子間有強(qiáng)耦合的集體運(yùn)動性質(zhì)；它既是一個由核子構(gòu)成的非相對論量子多體體系，而又反映介子、重子乃至夸克自由度的復(fù)雜介質(zhì)；它既是一個有一定量子數(shù)的有序物質(zhì)狀態(tài)，而又表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計(jì)性及在一定條件下具有量子混沌的行為，由于核力問題并沒有根本解決，各式各樣的核結(jié)構(gòu)型雖在一定程度上從某些側(cè)面成功描寫了原子核結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的豐富多彩的多樣性，但也都有各自的問題、困難和局限性。〔1〕

　　因此，我們?nèi)绾尾拍苡煤唵巍我坏拿枋鰜碚f明原子核這個體系的性質(zhì)及其運(yùn)動規(guī)律呢？如何使各種核模型統(tǒng)一起來呢？也就是說，各種核子究竟是按一種什么樣的規(guī)律組合在一起的，原子核的真實(shí)直觀結(jié)構(gòu)是怎樣的，這是從根本上解決核力問題的關(guān)鍵。以下論述是本文作者的一種大膽嘗試！

一、核子間核力作用的飽和性

　　由于核子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的粒子，我們把它們想象成象原子或離子那樣，能夠相互成鍵。我們把各種核子間形成的核力（近似地說是靜態(tài)的，與核子速度無關(guān)，但存在與速度相關(guān)的力），統(tǒng)稱為核鍵，即核子間通過傳遞、交換兀介子而相互成鍵（兀介子的靜止能量比核內(nèi)核子的動能大得多），從而出現(xiàn)了兀介子云的疊，就像電子云的重疊那樣。這是一種短程吸引力，作用范圍小于是10-15米，既使在這么小的范圍內(nèi)，鍵長也是變化的，一般中子與質(zhì)子之間形成的核鍵的鍵長較短，中子與中子、質(zhì)子與質(zhì)子之間形成的鍵長較長。在原子核內(nèi)，具有最短鍵長的核鍵的單個鍵能即為核子平均結(jié)合能。（8-8.5Mｅｖ）。一般成鍵后的不同核子不能互相轉(zhuǎn)化。

　　核子間的成鍵與原子成鍵相似，很具有飽和性。就是說，一個核子同直接與之接觸的不同類核子有核力作用后，同其它核子無核力作用。一個質(zhì)子最多只能同兩個直接與之接觸的'中子成鍵，而質(zhì)子成鍵達(dá)完全飽和鍵態(tài)，即

　　H，空間平面直觀結(jié)構(gòu)可能為“⊙⊕⊙”（⊙-中子，⊕-質(zhì)子）。而一個中子最多也只能同兩個直接與之接觸的質(zhì)子成鍵達(dá)完全飽和鍵態(tài)，即He，空間平面直觀結(jié)構(gòu)為“⊕⊙⊕”。中子（質(zhì)子）之間成鍵不具飽和性，一個中子同直接與之接觸的中子都能成鍵，但結(jié)合得不緊密，是一種弱的束縛，易因中子的激發(fā)而被自動破壞。

二、原子核的直觀結(jié)構(gòu)

　　既然核子成鍵具有飽和性，那么它們是怎樣組成穩(wěn)定的原子核的呢？原來，原子核并不是那種單純的“核”，而是由質(zhì)子和中子較均勻地相間排列成鍵，然后首尾相連而構(gòu)成的核子環(huán)，圍繞其自身的軸線高速轉(zhuǎn)動而形成的殼層結(jié)構(gòu)的帶電液滴球核。由于核子都集中在核子環(huán)上，因此核內(nèi)是空心的，即原子核具有空虛的質(zhì)心。核環(huán)轉(zhuǎn)動形成的球形核就象乒乓球一樣，形成的橢圓形核就象蛋殼一樣。核環(huán)的成環(huán)張力是由核子環(huán)上所有質(zhì)子相互推斥提供的。這樣，原子核外觀表現(xiàn)為質(zhì)子間的較大庫侖斥力，使核環(huán)伸張，內(nèi)觀則表現(xiàn)為核子間的核力，這種強(qiáng)力使核子一個拉著一個，使核收縮，從而產(chǎn)生核的表面張力，但核的表面張力遠(yuǎn)大于質(zhì)子間的斥力，之所以能維持平衡，是因?yàn)楹肆哂酗柡托缘木壒省Ａ硗猓蚝说霓D(zhuǎn)動使核子產(chǎn)生離心力。原子核內(nèi)的斥張力及離心力同核的表面張力的相互抗衡，維持著原子核空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定存在。

　　在核子環(huán)上，每個核子只與它兩側(cè)的核子有核力作用，形成兩個核鍵達(dá)飽和，而與其它的核子一般不再有核力作用。這就是核力在原子核內(nèi)的飽和性，正由于這種飽和性，使原子核這個多體體系的性質(zhì)從復(fù)雜歸于簡單、單一，核子環(huán)成為環(huán)上任一核子運(yùn)動的平均場。

三、原子核的運(yùn)動形式

　　原子核的核環(huán)上質(zhì)子均勻排列的空間有序性，與核外電子的規(guī)則排布相聯(lián)系。核子環(huán)的自轉(zhuǎn)是環(huán)上所有核子獨(dú)立運(yùn)動有矢量和，即單粒子運(yùn)動必須服從或服務(wù)于統(tǒng)一的整體轉(zhuǎn)動，這是綜合模所描述的——核子在核內(nèi)單粒子運(yùn)動與集體運(yùn)動相耦合。原子核作為一個微觀量子體系，核子環(huán)的集體轉(zhuǎn)動并非像流體那樣作非旋轉(zhuǎn)動，它的集體轉(zhuǎn)動是指原子核勢場空間取向的變化。〔2〕

　　由于核子環(huán)整體向一定方向自轉(zhuǎn)（順時(shí)針或逆時(shí)針），質(zhì)子也都相應(yīng)做環(huán)系運(yùn)動，從而產(chǎn)生環(huán)系電流，這樣就使原子核中顯示出質(zhì)子的正電移動性——質(zhì)子流。因此，它們的統(tǒng)一運(yùn)動產(chǎn)生了相同的磁場，這樣核環(huán)就有了較固定的旋軸線——核軸線（沿磁極方向，就象地磁線一樣）。中子也同樣產(chǎn)生中子流，中子流與質(zhì)子流，它們占據(jù)著各自的量子軌道（能級），雖然通過核子——核子相互作用，不斷地交換著能量、動量和角動量，但它們大體上保持著相對的獨(dú)立性，即從總體上看，它們近似地保持著原來的運(yùn)動狀態(tài)，這正是獨(dú)立粒子模型，即殼模型所描述的。核子的高能級軌道是與軸線垂直的核的腰部，核子的低能級軌道是軸線附近的核的端部。這樣，核內(nèi)核子表現(xiàn)出兩重性——粒子空穴性，核內(nèi)核子的填充狀態(tài)是一種軌道運(yùn)動的幾率分布，不再以費(fèi)米面作為占據(jù)或空缺的自然分界線，這是引入準(zhǔn)粒子時(shí)所描述的。而核子環(huán)轉(zhuǎn)動所形成的相對薄的表面及核子環(huán)的變形使核物質(zhì)有低的可壓縮性，正是液滴模型的兩個基本假設(shè)。〔3〕

　　核子環(huán)上的核子大體上可看成是在同一個平面上，圓面的轉(zhuǎn)動形成了旋轉(zhuǎn)球體的原子核。核環(huán)上的核子時(shí)時(shí)刻刻都在平衡形狀附近做或強(qiáng)或弱的形狀振動，這種振動從外觀上看是原子核體積不怎么變化的表面振動。如果因個別核子的動能（破壞核環(huán)形狀的）太大，迫使核環(huán)發(fā)生形變，離開原來的平衡形狀，成為橢圓環(huán)，它們在轉(zhuǎn)動時(shí)就成為橢球體，這樣就形成了某些原子核電荷分布的非球?qū)ΨQ，而是具有旋轉(zhuǎn)橢圓球的對稱性。正是由于核子繞軸線轉(zhuǎn)動形成的對稱性，使核子在軌道上運(yùn)動具有如下特點(diǎn)：在同一能級的軌道上，可能運(yùn)動著核子環(huán)上對應(yīng)著的一對質(zhì)子或一對中子。也就是說，在同一量子軌道上運(yùn)動著一對核子。