Энергетические уровни - ядро
Cтраница 1
Энергетические уровни ядра соответствуют индивидуальным и коллективным движениям нуклонов. В тяжелом ядре существует значительное число возможностей распределения энергии среди отдельных нуклонов, так что энер гетический интервал между этими уровнями быстро уменьшается с увеличением энергии возбуждения, сообщенной ядру. [1]
Схема энергетических уровней ядра, показанная на рис. 357, совсем не похожа на схему уровней электронной оболочки атомов. В электронной оболочке взаимодействие между частицами ( электронами) невелико, и поэтому уровни энергии обычно можно приписать изменению квантового состояния отдельного электрона в поле около ядра. В ядре же взаимодействие между частицами весьма велико, и поэтому распределение энергетических уровней напоминает то, которое является характерным для упругого тела; здесь движение отдельной частицы ничего не говорит о состоянии системы в целом. Поскольку ядро в отношении своих энергетических уровней может быть уподоблено упругому телу, при анализе распада ядра является допустимым вступить на путь термодинамических аналогий. [2]
Плотность энергетических уровней ядра быстро возра стает с увеличением энергии. [3]
Под действием этого поля энергетические уровни ядра 67Fe расщепляются на ряд зеемановских компонент. С учетом правил отбора для магнитных переходов оказываются возможными 6 линий поглощения у-излучения, соответствующих переходам ядра из 2-кратнорасщеп-ленного основного уровня на 4-кратнорасщепленный первый возбужденный уровень. [4]
Общий запас потенциальной энергии частиц складывается из энергетических уровней ядер и электронов, поэтому система будет характеризоваться энергией, отвечающей их местоположению в фазовом пространстве, только в том случае, если расположение электронных оболочек соответствует конфигурации ядер. В противном случае, поскольку потенциальная энергия электронов зависит от конфигурации электронных облаков, вклад ее в общую энергию частиц при движении вдоль координаты реакции будет меньшим, чем требуемый для достижения состояния активированного комплекса. Поэтому реагирующие частицы не смогут пройти энергетический барьер и скатятся обратно. Такая возможность учитывается введением в уравнения (1.60), (1.62) и (1.63) трансмиссионного коэффициента к, который представляет собой вероятность возможности прохождения частиц через наивыгоднейшее состояние. [5]
Таким путем при помощи реакций срыва удается исследовать энергетические уровни Ядра. Поэтому реакции, вызываемые дейтронами, имеют огромное значение в ядерной физике как средство исследования энергетических уровней ядра. Определение энергии и углового распределения протонов реакций срыва позволяет для некоторых ядер шаг за шагом проследить структуру ядерных оболочек в нормальном и слабовозбужденном состояниях. [6]
Как уже указывалось, дискретный спектр у-излучения обусловлен дискретностью энергетических уровней ядер атомов. Однако, как следует из соотношения неопределенностей (215.5), энергия возбужденных состояний ядра принимает значения в пределах ДЕ / г / А /, где А / - время жизни ядра в возбужденном состоянии. [7]
Детальное изучение энергетических спектров а-частиц и у-кван-тов позволило расшифровать структуру энергетических уровней ядер, так же как в свое время изучение атомарных и молекулярных спектров позволило расшифровать энергетические уровни атомов и молекул. Следует при этом отметить, что, поскольку ядра представляют собой сложные системы, состоящие из многих частиц ( см. следующую главу), то их энергетические уровни определяются возможными типами совместных движений всех составных частей ядра, а не только могущих вылетать из него а-частиц. [8]
Известен ряд признаков, указывающих на периодичность в последовательности заполнения энергетических уровней ядер частицами и, следовательно, на периодичность свойств ядер. Одним из них является существование так называемых магических чисел протонов или нейтронов, которым отвечает повышенная устойчивость ядер и нарушение последовательности в их строении и свойствах. [9]
Как - уже указывалось, дискретный спектр у-излучения обусловлен дискретностью энергетических уровней ядер атомов. Однако, как следует из соотношения неопределенностей (215.5), энергия возбужденных состояний ядра принимает значения в пределах ДЕий / Дг, где Д / - время жизни ядра в возбужденном состоянии. [10]
 |
Квадрупольное расщепление. [11] |
Взаимодействие ядерных моментов с моментами электронной оболочки приводит к сверхтонкому расщеплению энергетических уровней ядра. Характер и величина этого расщепления определяются распределением электронной плотности в том соединении, в состав которого входит атом. [12]
Спектроскопия ядерного гамма-резонанса ( мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого v-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14 36 кэВ - происходит между состояниями / 3 / 2 и / 1 / 2 мессбауэровского изотопа 57Fe, где / - ядерное спиновое квантовое число. Для белка с молекулярным весом 50 000, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2 5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром 57Fe и его электронным окружением: изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. [13]
Величина коэффициента внутренней конверсии зависит от энергии перехода и от квантовых характеристик энергетических уровней ядра, между которыми наблюдается данный энергетический переход. [14]
Если ядро обладает магнитным полем, наблюдается полное снятие спинового вырождения всех энергетических уровней ядра. Для железа это сверхтонкое магнитное взаимодействие приводит к расщеплению состояний с /, равным 3 / 2 и 1 / 2, соответственно на 4 и 2 подсостояния. При выполнении соответствующих правил отбора разрешены все 6 переходов, т ак что спектр должен состоять из 6 линий. Магнитное поле может быть внутренним, как в случае ферромагнитных или антиферромагнитных веществ, или внешним. Наличие внутреннего магнитного поля предполагает магнитное упорядочение, зависящее от температуры и размера частиц. Например, антиферромагнитное упорядочение ос - Рб2Оз, проявляющееся в сверхтонком магнитном расщеплении мессбауэровского спектра, происходит, только если диаметр частиц превышает 26 нм. [15]
Страницы: 1 2 3 4