1/8第十九章原子核和粒子§19-1原子核的一般性质一、原子核的组成原子核是由质子和中子组成的多粒子系统。二、原子核的质量数和电荷数1、原子核的质量数：就是该原子核所包含的核子总数。2、电荷数：原子核带正电，其电量q是由它所包含的质子数z决定的，即q=ze式中e是电子电量的绝对值。z称为原子核的电荷数，也就是这种元素的原子序数。三、原子核的大小和形状1、利用高能电子散射实验以探测核的电荷分布，发现原子核的电荷分布的体积总是正比于它的质量数a的，如果用r表示原子核的电荷分布体积的半径，那么它与质量数的关系可近似表示为r=r0a1/3式中r0称为核半径参量。r0不完全是常量，从重核到轻核r0是逐步增大的，对于重核，r0为1.20fm，对于轻核，r0为1.32fm。2、在所有的原子核内核物质的分布都是均匀的，或者说所有的原子核都具有相同的密度。由原子核的半径可以算得原子核的体积大约为*§19-2原子核的量子性质一、原子核的自旋和磁矩1、原子核的自旋原子核的总角动量应该是组成这个原子核的质子和中子的轨道角动量(即与核子在核内空间运动相对应的角动量)和它们的自旋角动量的叠加。但是习惯上往往把原子核的总角动量称为原子核的自旋。中子和质子都是费米子，自旋都是/2；凡是中子数和质子数都是偶数的原子核(称为偶偶核)自旋都为零，凡是中子数和质子数中有一个是奇数的原子核(称为奇偶核)的自旋都是的半奇数倍，凡是中子数和质子数都是奇数的原子核(称为奇奇核)的自旋都是的整数倍2、磁矩式中gj是原子核的g因子。通常是用j在某特定方向(即z方向)上投影的最大值二、核磁共振核磁共振(nmr)是核磁矩测量的重要方法。核磁共振法除了测量精度高以外，还有许多优点，如对样品的限制少，可以用固体样品也可以用液体样品，而且不破坏样品等，所以得到广泛应用。如果已知gj，则可以利用核磁共振测量磁场，并且这是目前精确测量磁场的重要方法。同时，不仅在物理学领域而且在物构研究、量子化学、生物科学、药物研究以及临2/8床医学等方面，核磁共振都有重要应用。20世纪80年代发展起来的核磁共振层析术(nmrct)则是核磁共振方法的新发展，能够在分子结构水平上提供反映人体组织功能和代谢过程的生理和生化方面的信息，是临床诊断方面的重大突破。三、原子核的电四极矩四、原子核的宇称和统计性1、原子核的宇称（1）空间反演变换：（x，y，z）（-x，-y，-z）（2）宇称：是表示描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换下的奇偶性的物理量。（x，y，z）=（-x，-y，-z）（偶宇称）（x，y，z）=-（-x，-y，-z）（奇宇称）（3）宇称守恒：孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。（4）原子核的宇称：一个原子核的宇称不会改变、除非发射或吸收具有奇宇称的光子或其它粒子（光子宇称是奇性）。=123?-?-?-?-.;（x，y，z）=(-1)（-x，-y，-z）(?-..ri?-...)=(-1)i(?-.-ri?-?-)2、原子核的统计性（1）交换对称性：两个相同的粒子互相交换时对波函数的影响（r1，r2。。。ri。。。rj。。。rn）=±（r1，r2。。。rj。。。ri。。。rn）（“+”号交换对称）（“-”号交换反对称）（2）费米子和玻色子：费米子：自旋为半整数的粒子，如电子、质子、中子等遵从费米-狄狄拉克统计规律，受泡利原理限制，波函数是交换反对称的。玻色子：自旋为零或整数的粒子，如光子、中子等遵从玻色-爱因斯坦统计规律，不受泡利原理限制，波函数是交换对称的。（3）原子核的统计性：A为奇数的原子核是费米子，遵从费米-狄拉克统计。A为偶数的原子核是玻色子，遵从玻色-爱因斯坦统计。§19-3核力一、核力的性质1.核力具有短程性和饱和性2.核力是强相互作用3.核力与核子的带电状况无关3/84.核力在极短程内存在排斥心5.核力具有非有心力成分二、核力的介子场理论介子场理论认为，核力是通过介子场传递的，介子场的量子是介子，汤川秀树预言了这种介子的静质量大约是电子质量的270倍。由于质量介于质子质量和电子质量之间，故命名为介子。三、核力的夸克模型粒子物理的发展，揭示了核子的内部结构，即核子是由更深层次的粒子，称为层子（或夸克）所组成。这就启发人们对核力机制作了新的设想；核子之间...
