論文摘要

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

關鍵詞：核鍵核子環次中子

　　原子核的直觀結構(I)

　　原子核是物質結構的一個層次，它介于原子與粒子之間，是由質子與中子（統稱核子）組成的非相對論量子多體體系。此量子多體體系的結構圖象是由核內的質子與中子依靠一種短程的強相互作用力來維系的。這種核子間的強相互作用，稱為核力或者強力。

　　目前，對原子核的結構及其運動規律的了解是“多側面”的：它既具有“獨立”核子在由其它核子構成的平均場中運動的性質，而又突出地具有核子間有強耦合的集體運動性質；它既是一個由核子構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雜介質；它既是一個有一定量子數的有序物質狀態，而又表現出明顯的統計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，各式各樣的核結構型雖在一定程度上從某些側面成功描寫了原子核結構所表現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，我們如何才能用簡單、單一的描述來說明原子核這個體系的性質及其運動規律呢？如何使各種核模型統一起來呢？也就是說，各種核子究竟是按一種什么樣的規律組合在一起的，原子核的真實直觀結構是怎樣的，這是從根本上解決核力問題的關鍵。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

　　由于核子是有內部結構的粒子，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（近似地說是靜態的，與核子速度無關，但存在與速度相關的力），統稱為核鍵，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核子的動能大得多），從而出現了兀介子云的疊，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，鍵長也是變化的，一般中子與質子之間形成的核鍵的鍵長較短，中子與中子、質子與質子之間形成的鍵長較長。在原子核內，具有最短鍵長的核鍵的單個鍵能即為核子平均結合能。（8-8.5Mｅｖ）。一般成鍵后的不同核子不能互相轉化。

　　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。一個質子最多只能同兩個直接與之接觸的'中子成鍵，而質子成鍵達完全飽和鍵態，即

　　H，空間平面直觀結構可能為“⊙⊕⊙”（⊙-中子，⊕-質子）。而一個中子最多也只能同兩個直接與之接觸的質子成鍵達完全飽和鍵態，即He，空間平面直觀結構為“⊕⊙⊕”。中子（質子）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，但結合得不緊密，是一種弱的束縛，易因中子的激發而被自動破壞。

二、原子核的直觀結構

　　既然核子成鍵具有飽和性，那么它們是怎樣組成穩定的原子核的呢？原來，原子核并不是那種單純的“核”，而是由質子和中子較均勻地相間排列成鍵，然后首尾相連而構成的核子環，圍繞其自身的軸線高速轉動而形成的殼層結構的帶電液滴球核。由于核子都集中在核子環上，因此核內是空心的，即原子核具有空虛的質心。核環轉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。核環的成環張力是由核子環上所有質子相互推斥提供的。這樣，原子核外觀表現為質子間的較大庫侖斥力，使核環伸張，內觀則表現為核子間的核力，這種強力使核子一個拉著一個，使核收縮，從而產生核的表面張力，但核的表面張力遠大于質子間的斥力，之所以能維持平衡，是因為核力具有飽和性的緣故。另外，因核的轉動使核子產生離心力。原子核內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構的相對穩定存在。

　　在核子環上，每個核子只與它兩側的核子有核力作用，形成兩個核鍵達飽和，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從復雜歸于簡單、單一，核子環成為環上任一核子運動的平均場。

三、原子核的運動形式

　　原子核的核環上質子均勻排列的空間有序性，與核外電子的規則排布相聯系。核子環的自轉是環上所有核子獨立運動有矢量和，即單粒子運動必須服從或服務于統一的整體轉動，這是綜合模所描述的——核子在核內單粒子運動與集體運動相耦合。原子核作為一個微觀量子體系，核子環的集體轉動并非像流體那樣作非旋轉動，它的集體轉動是指原子核勢場空間取向的變化。〔2〕

　　由于核子環整體向一定方向自轉（順時針或逆時針），質子也都相應做環系運動，從而產生環系電流，這樣就使原子核中顯示出質子的正電移動性——質子流。因此，它們的統一運動產生了相同的磁場，這樣核環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）。中子也同樣產生中子流，中子流與質子流，它們占據著各自的量子軌道（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立性，即從總體上看，它們近似地保持著原來的運動狀態，這正是獨立粒子模型，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，核內核子表現出兩重性——粒子空穴性，核內核子的填充狀態是一種軌道運動的幾率分布，不再以費米面作為占據或空缺的自然分界線，這是引入準粒子時所描述的。而核子環轉動所形成的相對薄的表面及核子環的變形使核物質有低的可壓縮性，正是液滴模型的兩個基本假設。〔3〕

　　核子環上的核子大體上可看成是在同一個平面上，圓面的轉動形成了旋轉球體的原子核。核環上的核子時時刻刻都在平衡形狀附近做或強或弱的形狀振動，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（破壞核環形狀的）太大，迫使核環發生形變，離開原來的平衡形狀，成為橢圓環，它們在轉動時就成為橢球體，這樣就形成了某些原子核電荷分布的非球對稱，而是具有旋轉橢圓球的對稱性。正是由于核子繞軸線轉動形成的對稱性，使核子在軌道上運動具有如下特點：在同一能級的軌道上，可能運動著核子環上對應著的一對質子或一對中子。也就是說，在同一量子軌道上運動著一對核子。