4. Ограниченность одночастичной модели оболочек.

Многочастичная модель оболочек (ММО).

Коллективные возбуждения ядер. Аналогия с молекулой.

Одночастичная модель оболочек (ОМО), прекрасно объясняя квантовые характеристики основных состояний ядер, встречает большие трудности в объяснении спектра возбужденных состояний ядер, а также их магнитных дипольных и электрических квадрупольных моментов, резко занижая величины последних. В ОМО эти моменты в основном состоянии и не могут быть значительными, т.к. они либо строго равны нулю (для четно-четных ядер), либо обусловлены одним-двумя нуклонами сверх ч¸тно-ч¸тного кора (в случае нечетных и нечетно-нечетных ядер). Главная причина подобных неудач ОМО состоит в пренебрежении остаточным взаимодействием между нуклонами. Напомним что это та часть двухнуклонного взаимодействия V, которую нельзя свести к одинаковому для всех нуклонов потенциалу. Один из примеров остаточных сил, который уже обсуждался в этих лекциях, это силы спаривания. Однако остаточные силы не сводятся только к силам спаривания. Многочастичная модель оболочек (ММО) это усовершенствованная модель оболочек, учитывающая остаточные силы. ММО - современный вариант модели оболочек, который обладает значительно большей предсказательной силой, чем ОМО. В задачу этих лекций, однако, не входит рассмотрение ММО.

Наряду с одночастичными ядерными возбуждениями накапливались данные и о коллективных ядерных возбуждениях, которые не удавалось объяснить в рамках модели оболочек. Простейшая коллективная модель (жидкой капли) уже была рассмотрена при выводе формулы Вайцзеккера (Лекция 2).

Для прояснения вопроса о возможных типах возбуждений ядра аналогия с хорошо изученным атомом не годится. Спектр атомных возбуждений беден. Это одночастичные возбуждения (переходы одного электрона) и многоэлектронные переходы как сумма одноэлектронных. Атомное ядро по характеру возможных возбуждений ближе к молекуле, где наряду с одноэлектронными переходами возможны коллективные возбуждения - колебательные и вращательные.

Идея о существовании у ядер коллективных вращательных и колебательных состояний оформилась в начале 50-х годов из анализа схем уровней ч¸тно-ч¸тных ядер (исторически первым из открытых коллективных ядерных состояний был гигантский дипольный резонанс, предсказанный в 1945 г. советским физиком Мигдалом и обнаруженный экспериментально в 1947-48 гг.). Для объяснения многообразия ядерных возбуждений была использована аналогия с молекулярной спектроскопией (рис.7.12).

В молекуле одночастичное состояние - это одноэлектронное состояние. Два электронных состояния отличаются тем, к каким молекулярным оболочкам они принадлежат. Молекулярные орбитали различаются примерно на 1 эВ. Если молекуле передать энергию <1 эВ, то одночастичные переходы невозможны и могут быть лишь коллективные типы движений - колебания формы или вращения молекулы как целого вокруг е¸ центра тяжести. Схематически эти три вида возбуждений для двухатомной молекулы типа CO выглядят примерно так, как показано на рис.7.12.

	электронные состояния (орбитали)	Ee 1 ýÂ
	колебательные состояния (vibrations)	Eêîë 0.1ýÂ
	вращательные состояния (rotations)	10^-3 ýÂ
Ðèñ. 7.12

Таким образом, в молекулах (и ядрах) возникают три накладывающиеся ветви возбуждений, из которых одна одночастичная и две коллективных. Энергии одночастичных возбуждений в ядрах исчисляются мегаэлектронвольтами (расстояние между подоболочками). Коллективные ядерные возбуждения типа вибраций и вращений имеют энергии существенно ниже. Кратко рассмотрим их.