20.Бір бөлшектік қабықтық модельдің жетістіктері.

Ядроның қабықтық моделі киелі сандардың, ядролардың спиндерінің, магнит моменттерінің, кейде тіпті квадруполдік моментінің мәндеріне сүйеніп жасалды. Сондықтан, ядролардың бұл сипаттамаларының дұрыс мәнін табу . мүмкіндігі моделдің дұрыстығының дәлелі бола алмайды. Дегенмен, бұл моделдің дұрыстығын дәлелдейтін оның басқа да салдарлары бар. Олардың қатарына 3.4.2-бапта егжей-тегжейлі талданған ядролық изомерия құбылысы мен бета-ыдырау үшін сұрыптау ережелері жатады. Изомерлерге ұзақ өмір суретін, метанық күйлері бар ядролар жатады. 3.4.2-де айтылғандай изомерлік қасиет негізгі күйі мен бірінші қозған күйінің спиндерінің айырмашылығы үлкен (∆Ι ≥ 4) қозу энергиясы төмен ядроларға тән. 4.2-кесте мен 4.4-суреттен көрші деңгейлердің моменттерінің үлкен айырмашылығы 4-қабықтың сонында кездесетіні керінеді. Оның соңғы екі деңгейінің спиндерінің айырмашылығы . Сондықтан, 2р_1/2 күй толтырылатын ядролардың бірінші қозған күйі 1g_9/2 болады. Ол J=9/2 күйден негізгі J= 1/2 күйге көшу қиындатылған өту болады. Сонымен, нуклондарының біреуінің саны Z'>20+8+6+4=38 ядроларға изомерлік қасиет тән болуы тиіс. Жоғарыда аталған қосақтасу қасиетіне байланысты изомерлік қасиет қабық әбден толғанша, яғни нуклондардың саны 50-ге жеткенше сақталады. Дәл осы сияқты изомерлік қасиет 5-қабықтың бірінші екі деңгейі толғаннан кейін байқала басталуы керектігі көрінеді. Бұл қабыктың соңғы денгейінің спині 1h_11/2 оның алдындағы екі (2d_3/2 жене 1s_1/2) деңгейдің спиндерінен алшақ. Бұл жерде изомерлік қасиет нуклондарының саны (Z' > 50 + 8 + 6 = 64) -65 пен 82 арасында жататын ядроларға тән.Тәжірибелер бұл тұжырымдарды қостайды.Қабықтық моделдің екінші салдары бета-ыдыраудың тыйымдалу дәрежесін анықтауға арналған. 3.3.3-бапта бета-ыдырау үшін сұрыптау ережелерінің ядроның спині мен жұптылығының өзгеруіне тәуелділігі керсетілген болатын. Қабықтық модел осы өзгерістерді анықтауға мүмкіндік береді. Демек, одан сәйкес бета-ыдыраудың сипатын (рұқсат етілген немесе тыйым салынған, тыйым салынған үшін тыйым салу мөлшерін немесе β-активті ядроның орташа τ өмірін) болжауға болады. τ шамасының болжанған мәні мен төжірибелік мәні жақсы үйлеседі. Мысал үшін, екі және бета ыдырауларын қарастырайық. Бірінші ыдырауда ¹⁷F ядросының 9-протоны ¹⁷О ядросының 9-нейтронына түрленеді. Қабықтық моделге сәйкес бұл екі нуклонда бір 1d_5/2 деңгейде орналасқан. Демек, ауысу барысында түрленетін нуклондардың толық моменті де, орбиталық моменті де өзгермейді. Олай болса, ядроның да спині мен жұптылығы өзгермейді () .Бета-ыдырау теориясына сәйкес, мұндай ыдырау рұқсат етілтен ыдырау. Олар үшін ыдырау параметрі lg F ^.τ ≈ 3ч5 болуы тиіс. Мұндағы F—бета-ыдырау энергиясының белгілі функциясы (3.3.3-ті қара), τ-бета-радиоактивті ядроның орташа өмір сүру уақыты. Тәжірибе қабықтық моделдің бұл қорытындысын растайды. lg F ∙ τ -дың тәжірибелік мәні 3,36. Екінші жағдайда ядросыкың 1һ_1/2 деңгейіндегі 73-ші нейтрон, ядросының 1g_7/2 деңгейіндегі 51 протонға айналады. Мұндай өтуде нуклонның толық моменті 2-ге, ал орбиталық моменті бірге өзгереді. Сондықтан ¹²³Sn ядросы мен ¹²³Sb ядросының спиндерінің айырмасы екіге тең, ал жұптылықтары қарама-қарсы болуы тиіс:. Бета-ыдырау теориясында мұндай түрленулерге тыйым салынған. Олар үшін lgF∙τ шамасының жуық мәні 9. ¹²³Sn ядросының ыдырау үшін бұл шаманың тәжірибелік мәніlg F ∙ τ = 9.1. Бірбөлшектік қабықтық модел ядролардың квадруполдік моменттерінің киелі сандар үшін нөл арқылы өтуін дұрыс түсіндіреді, бірақ олардың мәнін анықтай алмайды.Қабықтық модел тыйым салынған альфа-ыдыраулардың, көбінесе, массалық сандары тақ ядроларға тәндігінің себебін түсінуге көмектеседі. Ондай ядролар үшін ядроның сырт бетіне жақын өңірде альфа-бөлшектердің түзілу ықтималдлығы жұп-жұп ядроларға қарағанда әлдеқайда аз болады.

21.Бір бөлшектік қабықтық модельдің кемшіліктері. Ядроның жалпыланған модельдері.қабықтық модел ядроның біраз қасиеттерін түсіндіруге мүмкіндік береді. Бірақ, кезкелген модел сияқты оның да қолдану ауқымы шектелген: Ол тек сфералық ядролардың негізгі және осал қозған күйлеріне қатысты кейбір құбылыстарды ғана түсіндірүге мүмкіндік береді. Оның өзінде де тәжрибе мен теория арасында айтарлықгай қайшылықтар кездеседі. Олардың бастылары мыналар:1. Потенциялық шұңқырдағы деңгейлердің толтырылу барысында кейбір ядролардың спиндері туралы теориялық болжамдар мен тәжірибелік мәліметтер үйлеспейді. Мысалы, ядросыньщ спині қабықтық модел бойынша үпіішні протон мен үшінші нейтронның спинімен анықталады. Бұл екі нуклон да 1p_2/3 деңгейде орналасуы тиіс. Олай болса, 4.3.2-баптағы г-ережеге сәйкес ядроның спині, олардың спиндерінің қосындысына, яғни 3-ке тең болуы керек. Ал оның төжірибелік мәні J_эксп ().2. Кейбір жұп-жұп, әсіресе қабықтардың толуының орта шеніндегі ядролардың спектрінде айқын айналу деңгейлеріне тән кұрылым байқалады. Бұл тәжірибелік мәлімет, әрине, ядроның сфералық пішіні, яғни, сфералық симметриялы күш өрісі жайлы пайымдауға қайшы келеді. 3. Бірбелшектік қабықтық модел қабықтар орта шеніне дейін толтырылған ядролар үшін, квадруполдік моменттің төмен мәнін береді. Бір белшектік моделі үшін квадруполдік момент eR² мөлшерлес болуы керек. Ал, оның, тәжірибелік мәні (10+20)eR²-қа дейін жетеді. Мұндағы R-ядроның радиусы. 4. Бұл модел беретін Е2 типті радиациялық етулердің ықтималдылығы, оның тәжіржбелердегі бақыланатын үлесінен әлдеқайда төмен. Қабықтық моделдің бұл киынсыздықтарының себебін оның негізін құрайтын пайымдаулардан іздеу керек. Олардың ең басты үшеуі мыналар болатын: І) потенциалдың сфералық симметриялығы, 2) нуклондардың өзара әсерлеспейтіндігі, 3) нуклоңдардың Паули принципіне бағынатындығы. Нуклондар үшін Паули принципінің дұрыстығында күмән жоқ. Сондықтан бастапқы 2 қағида орындалмайды деп есептеу керек. Демек, ядроның қабықтық моделінің кемістіктерінен құтылу үшін сфералық симметриялы емес күш өрісіндегі өзара әсерлесетін белшектерді қарастыру керек. Атом ядросының осы екі жағдайды ескеретін моделдерін жалпыланған моделдер деп атайды. Толған немесе толған дерлік қабықты ядролар үшін сфералық симметриялы потенциал қосымша нуклондардың ұйытқытушы (толқытушы) әсеріне берік болады. Сондықтан, қосымша нуклондардың аз саны үшін потенциал, демек ядроның пішіні де сфералық симметриялы күйінде калады. Мұндай ядролардың қозған күйлері сфералық симметриялы потенциал үшін бірбөлшектік деңгейлермен және ядроның осы сфералық симметриялы пішініне қатысты квадруполдік тербелістермен анықталады. Толған қабықтан тыс нуклондардың саны өскен сайын олардың қозғалысының өздік үйлесімді потенциалға әсері күшейеді. Нөтижесінде сфералық симметриялық потенциалдың қаттылығы азайып, тербелістік деңгейлер төмендейді. Ақырында, нуклондардың кейбір жеткілікті саны кезінде ядроның сфералық-симметриялы түрі орнықсыз, немесе, потенциялық энергияның ең кіші мәні сфералық асимметриялы ядроға сәйкес келетін болады. Кванттық механикада сфералық асимметриялы ядро айнала алады. Демек, оның айналмалы еркіндік дәрежелері, немесе, энергияның айналмалы деңгейлері болады. Сфералық ядролардың тербелмелі еркіндік дәрежелері де сақталады, бірақ тербелу жиіліктері (осцилляторлық деңгейлердің энергиясы) төмен болады. Сфералық емес потенциал, әрине, бірбөлшектік деңгейлерді де өзгертеді. Сонымен, сфералық емес ядролардың энергиялық деңгейлер жүйесі бірбөлшектік деңгейлер мен нуклондардың ұжымдық қозғалысына (айналу, тербелу) тән деңгейлерден тұрады.Толған деңгейлерден тыс нуклондар көбейген сайын ұжымдық әсерлесудің ықпалы арта түсіп, ақырында ол сфералық толған қабықтардан құрылған іргеге әсерін тигізе бастайды. Ол әсерді ядроның іргесінің бетінде оны айналатын, одан тыс нуклондардың әсерінен болатын толқын түрінде елестетуге болады. Бұл жағдайда ядро тұтасымен деформацияға душар болады да, оларда күшті, мөлшерлері 3- 20МэВ болатындай, энергиялық өзгерістер болады.Сонымен, нуклондардың өзара әсерлесуінен туатын ядронын сфералық асимметриясын елеу мынадай нәтижелер береді:1.Сфералық емес потенциялық шұнқырда бірбөлшектік деңгейлер болуы керек. Олар сфералық шұңқыр үшін кіргізілген күйлерден езгеше болуы тиіе.2. Жабық қабықтан тыс нуклондардың саны көп емес ядроларда, осы нуклондардың ядроның бетімен әсерлесуі тербеліс деңгейлерін туғызуы мүмкін. 3.Толған қабықтан тыс нуклондардың саны көп ядроларға айналу деңгейлері тән болуы тиіс. 4.Толған қабықтардан тыс нуклондардың саны көп ядроларда оның барлық нуклондарының тербелісі тууы мүмкін. Мұндай тербелістердің энергиясының мөлшері 10 МэВ жуық.