Номер 4, страница 198 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 53. Состав атомного ядра. Глава 7. Физика атомного ядра - номер 4, страница 198.

4. Какие ядра относят к магическим?

Магическими ядрами называют атомные ядра, у которых число протонов ($Z$) или число нейтронов ($N$) равно одному из так называемых «магических чисел». Эти ядра отличаются значительно большей устойчивостью по сравнению с соседними ядрами в таблице нуклидов.

Существование магических ядер объясняется оболочечной моделью ядра. Согласно этой модели, нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре, подобно электронам в атоме, располагаются на дискретных энергетических уровнях, которые группируются в оболочки. Когда протонная или нейтронная оболочка полностью заполняется, ядро приобретает особую устойчивость. Числа нуклонов, соответствующие полностью заполненным оболочкам, и называются магическими.

Экспериментально установлены следующие магические числа для протонов и нейтронов: $2, 8, 20, 28, 50, 82, 126$. Для нейтронов также предсказывается магическое число $184$.

Различают два типа магических ядер:

• Магические ядра: ядра, у которых магическим является только число протонов ($Z$) или только число нейтронов ($N$). Например, все стабильные изотопы олова ($_{50}Sn$) имеют магическое число протонов $Z=50$.
• Дважды магические ядра: ядра, у которых и число протонов ($Z$), и число нейтронов ($N$) являются магическими. Эти ядра обладают исключительно высокой стабильностью.

Примеры дважды магических ядер:

• Гелий-4: $_{2}^{4}He$ ($Z=2, N=2$)
• Кислород-16: $_{8}^{16}O$ ($Z=8, N=8$)
• Кальций-40: $_{20}^{40}Ca$ ($Z=20, N=20$)
• Кальций-48: $_{20}^{48}Ca$ ($Z=20, N=28$)
• Никель-78: $_{28}^{78}Ni$ ($Z=28, N=50$)
• Свинец-208: $_{82}^{208}Pb$ ($Z=82, N=126$)

Свойства магических ядер, подтверждающие их особую стабильность:

• Повышенная энергия связи на один нуклон.
• Большая распространённость в природе по сравнению с соседними нуклидами.
• Значительно более высокая энергия первого возбуждённого состояния.
• Малое сечение захвата нейтронов.
• Сферическая форма в основном состоянии.

Ответ: К магическим относят ядра, в которых число протонов или число нейтронов равно одному из магических чисел: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Эти ядра обладают повышенной стабильностью благодаря полностью заполненным нуклонным оболочкам. Если и число протонов, и число нейтронов являются магическими, ядро называется дважды магическим и отличается особо высокой устойчивостью.