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幻數 (物理學)

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同位素穩定性圖表。

幻數(英語:Magic Number),又稱魔數,是指原子核質子數和中子數的某個特定數值。當質子數或中子數為幻數,或者二者取值均為幻數時,原子核會顯示出較高的穩定性。

目前已經確認的幻數有:2、8、20、28、50、82、126(放射性超鈾元素穩定島)這七個幻數。(OEIS數列A018226

自然界廣泛存在的元素的質子或中子數分別與2到82的幻數相對應。質子數為126的元素目前尚未發現。當原子核之質子數和中子數皆為幻數時,這樣的情況稱為雙幻數。例如自然界存在質子數82、中子數126的同位素208Pb,就具有雙幻數,顯得異常穩定。

一般認為,幻數的存在反映了原子核具有「殼層結構」。1949年德國物理學家邁耶延森等人建立了原子核的殼層模型。當原子核中存在幻數時,核子以集體的形式充滿了某個能級,沒有核子向更高的能級躍遷,因此這些原子核相當穩定。

長期以來,物理學家們一直認為幻數是固定不變的。然而2000年5月日本物理學家發表論文稱16有可能也是一個幻數[1],隨後又發現,63032也可能是新的幻數。2005年6月,英國和美國科學家發表論文稱,人造放射性同位素42Si的原子核穩定性很高,表明14可能也是一個幻數[2]

參考文獻

  1. ^ A.Ozawa et al. Phys.Rev.Lett. 84,5493–5495(2000)
  2. ^ Fridmann J. et al. Nature, 435 (7044):922-4

參閱