核能級

原子核的能級是指原子核-內部結構模型表原子核所處的各種能量狀態。反映了原子核所處的各種能量狀態，反映了核子間的相互作用以及原子核多體系統的運動規律。

基本介紹

• 中文名：核能級
• 外文名：nuclear levels
• 物理意義：反映原子核的能量狀態
• 學科：原子核物理

定義

核能級的性質取決於核子間的相互作用，有強相互作用（核力）及電磁相互作用。由於核力和電磁力都具有轉動不變性和空間反演不變性，因此角動量I和宇稱π都是原子核的好量子數（即守恆量量子數），它們是除標記能量以外還標記能級的量子數。除了穩定核的基態外，所有的核能級都是不穩定的，它們可以通過強作用發射核子、核子集團或其他強子，通過電磁作用發射γ光子或通過弱作用發射電子和中微子，並衰變到較低能態或鄰近核素的激發態或基態，因而不穩定的核能級都有一定的平均壽命τ和一定的寬度Γ，並遵從不確定關係。Γ的變化範圍很大，從幾兆電子伏特（MeV）到遠小於1電子伏特（eV）。

一般能量越高，能級越寬，以致互相重疊，能級進入連續區。核能級的平均壽命或能級寬度可根據核模型來計算；實驗上測量了核能級平均壽命或寬度可以檢驗理論模型。

它們直接反映核子間的相互作用以及原子核多體系統的運動規律。目前對於核能級的性質已有了一定的理解，特別是對低激發能級的性質已有了較好的理解。

能級標定

原子核能級的性質決定於核子間的相互作用，後者主要包括強相互作用（即核力）及電磁相互作用。在一個多體系統中，粒子間的相互作用所具有的不變性能為這個多體系統提供了好的量子數。由於核力和電磁力都具有轉動不變性及空間反射不變性，所以角動量和宇稱都是原子核的好量子數（即守恆量量子數），它們是除能量以外標定能級的最基本的量子數。此外，核力還較好地滿足同位旋空間轉動不變性，但電磁力不具有這種不變性。所以在後者所起的作用不大的情況下，例如在輕核中，同位旋仍是一個近似的好量子數(見原子核)，用它來標定能級是有意義的。

能級寬度

除了穩定核的基態外，所有原子核的能級都具有一定的寬度 。這是因為它們可以通過強相互作用發射核子、核子集團或其他強子；通過電磁作用發射 γ光子；或通過弱相互作用發射電子和中微子並衰變到較低的態或鄰近的核的激發態或基態上。由於能級壽命與寬度有測不準關係的限制，所以一切不穩定的能級都具有一定的寬度寗。

激發性質

從原子核的衰變、反應性質和核結構理論可判定某一能級的激發性質。典型的激發有兩類：一類是單粒子激發（或單空穴激發），例如在某些奇核中,奇核子從一個單粒子態躍遷到另一個單粒子態。另一類是集體性質的激發，它是由許多單核子激發的相干疊加而成的激發。能級的各種激發方式直接反映了原子核結構的特性。理論上的分析可見核殼層模型和綜合模型。
原子核能級及其分布是個極為複雜的問題，它涉及到核多體系統內部的運動規律及新的自由度的出現。隨著能量的升高，不同類型的自由度相繼被激發，連續譜同分立譜還可以重疊（如同位旋相似態），此外，核子激發態及其他重子也可以在核內出現，構成新的能級。目前這些方面的知識還是很不成熟的。

能級

能級指的是微觀粒子系統(如原子、原子核或其它多粒子體系)所取的不連續的定態能量值。可用 一些高度按能量大小不同並順序排列的分立線表示，稱做能級圖。能級中最低的狀態為基態，亦稱正常態，為最穩定的狀態，其餘皆為激發態。

能級是量子力學中最普遍的一種性質，它表示了能量的不連續性。玻耳對氫原子光譜作分析時，曾根據原子行星模型用經典運動規律和普朗克的量子概念闡明原子的結構形式，他認為，電子繞核運動有一定軌道，只有這些軌道是穩定的，在這些軌道上，原子具有一定能量，這些不連續的能量值即構成能級。原子在能級間的躍遷，將發射或吸收一定頻率的光。量子力學建立後，由薛定鍔方程的解及邊界條件的性質可自然地得到能級。用量子力學的語言來說，能級是哈密頓算符的本徵值，這種本徵值可分為不連續與連續的兩種能級。