为什么原子中质子数或中子数等于幻数时,比较稳定?

Question

为什么原子中质子数或中子数等于幻数时,比较稳定?

Answer 1

浏览过楼主的回答列表,应该是在校本科生.数学、物理、化学 全通啊.
但是楼主提出的问题 却很专很偏.即使是对专修物理的大三以下本科生而言,也依然是个难题.不仅难在问题本身,而且还难在如何能让听者听懂.
如果用从专业角度、水平、层次讲解这个问题,大三以的本科生也听不懂.因为会涉及到很多术语.把每个术语讲清楚后,恐怕需要2学时.
所以在这里只能泛泛地讲.
微观体系遵循量子特征,存在量子化的能量状态,即能级.比如原子中的电子能级.原子核中也是如此.与原子核中的 核子（质子及中子）数相联系,存在着一种能级,被称为 Nilsson 单粒子能级.Pauli 不相容原理决定了每个能级上只能有2个质子或2个中子（自旋相反的）.
对于质子体系.第一个能级上占据2个质子、第二个能级也是如此,余此类推.但各能级之间的间隔却不是均匀变化的.有时能级很密,有时很疏.
实验及理论研究表明：第一与第二、第四与第五、第十与第十一、第十四与第十五、第二十五与第二十六、第四十一与第四十二、第六十三与六十四 能级之间 间隔空隙相对很大.它们对应的核子数为 2 8 20 28 50 82 126.这些数被称作幻数.
实验及理论研究再次表明：幻数位置附近的原子核比较稳定.其原因恰恰在于 幻数附近,单粒子能级间隔 大!在幻数位置,核子数发生变化时,所需要的能量就相对较多.
另外,幻数是原子核壳层模型的术语.在这种模型中,核子的分布形成了 一层层的 “壳”.幻数位置恰好对应一个壳层被填满.这就与原子中的电子排布形成了极强的相似性.核外电子的排布也分成若干个 壳层.当某个壳层被恰好填满时,对应的元素恰好是 化学性质不活跃的 惰性气体.