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新模型可将原子核两种特征统一

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2012/08/01

中国科技网讯在费米子系统下，原子核既有液体特征，又有类似于分子的特征。据物理学家组织网7月30日报道，最近法国一个研究小组通过模拟中子星提出了一种新模型，将这两方面统一起来，并首次证明了核子聚集成簇的一个必要条件。核子的类分子性质有助于人们理解元素是怎样合成的，而这是生命出现的关键。相关论文发表在最新一期《自然》杂志上。

在描述原子核的时候，科学家通常把它当作是一滴直径约为千万亿分之一米的量子液。一方面，在研究包含大量质子和中子的重核裂变时，这种类似液体的性质能提供合理的解释；另一方面，轻原子核却像是由中子和质子构成的微小的“分子”或“原子簇”。在从铍到镍这些轻核中，聚集成簇是常见特征。

“分子—原子核”和“液态—原子核”这两种观点同时存在。最近，来自巴黎第十一大学核物理研究所、法国原子能委员会（CEA）的一个研究小组和克罗地亚萨格勒布大学合作，提出把这两方面统一起来的新模型。

研究人员找到了一种原子核从液态转化到晶体状态的机制，并以氖-20为例，用能量密度函数的理论框架，涵盖了原子核的簇状态和量子液两个方面特征。通过方程显示，聚簇条件与界定原子势深度有关，势的深度决定了单个核子轨道的能量间隔，也就是相应波函数的区域，由此决定了原子核聚集的密度，这是核子聚集成簇的一个必要条件。

研究人员解释说，轻原子核更多表现出类分子的行为（倾向于变成结晶状态），重原子核则表现出更多类似液体的行为。当中子和质子之间的相互作用不够强，不足以将它们固定在原子核内时，它们就会处于一种量子液的状态，质子和中子离开原位。反过来，在晶体状态时，核内中子和质子固定在一定间隔距离内，“原子核分子”就处于一种量子液和晶体的中间态。

此外，他们还预测了会出现更多明显的聚簇结构，研究的长期目标是对各种状态的原子核形成统一理论。（常丽君）

《科技日报》（2012-8-1 二版）

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