Cтраница 3
Этот процесс будет значительно менее эффективен в селекции изотопов, поскольку большая часть синглетных пар рекомбинирует без синглет-триплетного превращения ( первичная рекомбинация) и лишь незначительная часть испытывает синглет-триплетную эволюцию. Некоррелированные пары, образующиеся при случайных встречах независимо генерированных радикалов, по эффективности селекции изотопов занимают промежуточное положение. И наконец, для наблюдения магнитных изотопных эффектов необходимо, чтобы время электронной и ядерной релаксации в радикалах было достаточно большим. Если электронная ( или ядерная) релаксация в радикалах происходит быстро ( за время, меньшее или сравнимое с временем триплет-синглетной эволюции пары), то спиновая корреляция в паре быстро нарушается, и такая пара все время находится в состоянии некоррелированной. Другими словами, быстрая релаксация приводит к хаотизации фаз прецессии электронов и к нарушению триплет-синглетной эволюции пары. В результате эффективность реакции в селекции по магнитным изотопам уменьшается. [31]
Распад мюона ц - - ew - это процесс, с которого обычно начинают расчеты слабых распадов. Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, это чисто лептонный процесс, в нем не участвуют адроны, и он может быть легко рассчитан до конца. Во-вторых, это один из наиболее тщательно изученных на опыте распадов элементарных частиц. В этой главе мы вычислим спектр электронов, найдем полную вероятность распада и, наконец, рассчитаем угловые и спиновые корреляции при распаде поляризованного мюона. [32]
Несколько расширив указанные представления, можно показать, что электроны с одинаковыми спинами стремятся находиться в разных точках пространства. В то же время электроны с противоположными спинами могут сближаться и стремятся занять одну и ту же область в пространстве. Следует подчеркнуть, что действие принципа Паули совершенно отлично и независимо от электростатического отталкивания между электронами как одинаково заряженными электрическими частицами. Для электронов с одинаковыми спинами электростатическое отталкивание усиливает их стремление к взаимному удалению, тогда как для электронов с противоположными спинами это отталкивание препятствует их сближению. Следовательно, принцип Паули приводит к возникновению определенной корреляции в расположении электронов для любой системы; это явление можно назвать спиновой корреляцией в отличие от корреляции зарядов, возникающей в результате электростатического отталкивания. В первом приближении разумно допустить, что для электронов с противоположным спином корреляция зарядов приблизительно нейтрализует спиновую корреляцию, оставляя лишь небольшую результирующую корреляцию расположения электронов. Для электронов с одинаковыми спинами оба вида корреляции усиливают друг друга, и они энергично стремятся удалиться в разные области пространства. Следовательно, если пара электронов с противоположными спинами находится в данной точке пространства, то вероятность того, что другие электроны будут находиться поблизости, очень мала. Другими словами, каждая электронная пара стремится вытолкнуть остальные электроны из той области пространства, где она находится. [33]
Несколько расширив указанные представления, можно показать, что электроны с одинаковыми спинами стремятся находиться в разных точках пространства. В то же время электроны с противоположными спинами могут сближаться и стремятся занять одну и ту же область в пространстве. Следует подчеркнуть, что действие принципа Паули совершенно отлично и независимо от электростатического отталкивания между электронами как одинаково заряженными электрическими частицами. Для электронов с одинаковыми спинами электростатическое отталкивание усиливает их стремление к взаимному удалению, тогда как для электронов с противоположными спинами это отталкивание препятствует их сближению. Следовательно, принцип Паули приводит к возникновению определенной корреляции в расположении электронов для любой системы; это явление можно назвать спиновой корреляцией в отличие от корреляции зарядов, возникающей в результате электростатического отталкивания. В первом приближении разумно допустить, что для электронов с противоположным спином корреляция зарядов приблизительно нейтрализует спиновую корреляцию, оставляя лишь небольшую результирующую корреляцию расположения электронов. Для электронов с одинаковыми спинами оба вида корреляции усиливают друг друга, и они энергично стремятся удалиться в разные области пространства. Следовательно, если пара электронов с противоположными спинами находится в данной точке пространства, то вероятность того, что другие электроны будут находиться поблизости, очень мала. Другими словами, каждая электронная пара стремится вытолкнуть остальные электроны из той области пространства, где она находится. [34]
В большинстве книг дается упрощенное объяснение первого правила, но мы постараемся этого избежать. Это дает им возможность находиться дальше друг от друга, а не тесниться на одной орбитали, и в результате межэлектронное отталкивание ослабляется. Но в конфигурации рхру электроны находятся на разных орбиталях и могут иметь как параллельные, так и антипараллельные спины. Какое состояние в этом случае имеет меньшую энергию и почему. Однако детальные расчеты некоторых случаев показывают, что отталкивание между электронами в триплет-ных состояниях больше, чем в синглетных, и что на самом деле понижение энергии обусловлено изменением электронно-ядерного взаимодействия. Так, в триплетном атоме электронное распределение оказывается более сжатым, и за счет усиления ядерного притяжения достигается выигрыш в энергии. Межэлектронное отталкивание тоже возрастает, но это увеличение не компенсирует выигрыша в ядерном притяжении. По-видимому, в результате спиновой корреляции межэлектронное отталкивание усиливается медленнее, чем ядерное притяжение. [35]