幻数 (物理学)

✍ dations ◷ 2025-04-03 18:04:21 #整数数列,原子核物理学,数字相关的数列

幻数(英语:Magic Number),又称魔数,是指原子核中质子数和中子数的某个特定数值。当质子数或中子数为幻数,或者二者取值均为幻数时,原子核会显示出较高的稳定性。

目前已经确认的幻数有:2、8、20、28、50、82、126(放射性超铀元素稳定岛)这七个幻数。(OEIS中的数列A018226)

自然界广泛存在的氦、氧、钙、镍、锡、铅元素的质子或中子数分别与2到82的幻数相对应。质子数为126的元素目前尚未发现。当原子核之质子数和中子数皆为幻数时,这样的情况称为双幻数。例如自然界存在质子数82、中子数126的铅同位素208Pb,就具有双幻数,显得异常稳定。

一般认为,幻数的存在反映了原子核具有“壳层结构”。1949年德国物理学家迈耶和延森等人建立了原子核的核壳层模型。当原子核中存在幻数时,核子以集体的形式充满了某个能级,没有核子向更高的能级跃迁,因此这些原子核相当稳定。

有些科学家在别的核子数字中也发现了较高的稳定性,认为这说明这些数字也会造成次壳层填满,所以也是幻数:

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