Энергетические уровни - ядро
Cтраница 3
Аналогичная связь между энергиями а-частиц и энергиями у-лучей была установлена и в других случаях. Естественно, что эта связь привела к попыткам построить схему энергетических уровней ядра, подобно тому как это делается для внешней оболочки атома. В большинстве случаев имеющихся данных все еще недостаточно для построения таких схем. В нескольких случаях были построены схемы энергетических уровней ядра. [31]
В экспериментах по ядерному магнитному резонансу ( ЯМР) внешнее магнитное поле плавно изменяют до тех пор, пока энергия, необходимая для инвертирования спина ядра ( обращения его магнитного момента), не станет равной энергии фотонов электромагнитного поля, в котором находится образец. Обмен энергией, происходящий при этом, наиболее эффективен, когда энергетические уровни ядра оказываются в резонансе с полем излучения. Магнитная энергия ядра зависит от локального магнитного поля, а не приложенного внешнего поля, а они могут отличаться, поскольку внешнее поле может индуцировать дополнительные локальные поля в окрестности ядра. Находясь в заданном внешнем поле, ядра с различным химическим окружением испытывают действие различных, но характерных локальных полей и поэтому приходят в резонанс с излучением при различных напряженностях внешнего поля. В связи с этим разные группы ядер вызывают появление линий поглощения в-магнитных полях различной напряженности, и, так как спектр ЯМР представляет собой график зависимости поглощения от напряженности приложенного поля, различные молекулы, и даже различные группы одной и той же молекулы, вызывают поглощение в разных частях спектра ( рис. X. Расстояние между линиями поглощения и представляет собой химический сдвиг. [32]
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. [33]
Ядра ThC jjf, превращаясь в ThD, испускают основную группу а-частиц с энергией 8 776 Мэв и три слабо интенсивные длиннопробежные группы с энергиями 9 489 Мэв, 10 417 Мэв и 10 536 Мэв. Имея в виду, что во всех указанных случаях ядра ThD получаются в основном состоянии, построить схему энергетических уровней ядра ThC и найти энергию f - квантов, сопровождающих а-распад. [34]
Атомное ядро не является простой совокупностью нуклонов в классическом понимании, а является квантовомеханической системой с ярко выраженными квантовыми свойствами. Ввиду того что нуклоны ядра, в отличие от атомных электронов, сильно взаимодействуют друг с другом, то распределение энергетических уровней ядра существенно отличается от распределения уровней энергии атома. [35]
В этом случае получаем ядра, которые называются выстроенными. В методе Паунда ядра исследуемого вещества, обладающие квадрупольным момен том, помещают во внешнее аксиально-симметричное электрическое поле, при этом происходит расщепление энергетических уровней ядер. Для большинства ядер это расщепление незначительно. Однако для некоторых веществ, как например для галогенов и их соединений СН3Вг, С2Н2Вгг и др., это расщепление аномально велико. [36]
Экспериментальные выводы об энергетических уровнях атомных ядер базируются на измерениях энергии частиц и фотонов, испускаемых ядрами при радиоактивных превращениях и при искусственном расщеплении ядер. Чтобы дать хотя бы некоторое представление об этом важном разделе ядерной физики, рассмотрим несколько примеров, поясняющих, как измерение энергии а-частиц и у-фотонов, испускаемых при радиоактивном распаде, позволяет определить энергетические уровни ядра. [37]
 |
Схематическое изображение. [38] |
Если атомное ядро находится в основном состоянии, то его энергия минимальна и принимается за нулевую. Если же ядро как целое приведено в возбужденное состояние, то оно занимает более высокий энергетический уровень. Энергетические уровни ядра как целого не совпадают с энергетическими уровнями для отдельных нуклонов в потенциальной яме ядра. [39]
В первом случае энергия гамма-квантов равна разности энергий конечного и начального уровней ядра. В каждом акте перехода ядро излучает один гамма-квант. В связи с дискретностью энергетических уровней ядра гамма-излучение имеет линейчатый спектр. Частоты гамма-квантов связаны с разностью энергий условием частот Бора ( стр. [40]
Двойной ЯМР позволил достигнуть прогресса еще в одном направлении. Оверхаузер открыл ( обзорная статья 1953 г.) эффект, в основе которого лежит диполь-дипольное взаимодействие магнитных ядер, пространственно расположенных близко друг от друга. Это взаимодействие проявляется в изменении энергетических уровней ядер, а в спектрах двойного ЯМР - в значительном увеличении Интенсивности сигналов, что позволяет судить о межатомных расстояниях. Первое сообщение о применении эффекта Оверхаузерса в ЯМР-спектроскопии органических соединений принадлежит Эйнету и Боуерну ( 1965), и с тех пор благодаря возможности применять новый метод в конформационном анализе и при решении других структурных проблем это направление стало быстро развиваться. [41]
Величина магнитного поля, действующего на данное ядро, зависит не только от напряженности внешнего поля, но также от локального поля, обусловленного диполь-дипольным взаимодействием соседних ядер и атомов. Определяя резонансную частоту, нетрудно измерить величину зеемановского расщепления энергетических уровней ядер в данном магнитном поле. [42]
Энергии у-квантов лежат обычно в пределах от сотен кэв до нескольких Мэв. Ядро в процессе распада может испускать несколько у-квантов. Энергетический спектр - излучения ( поскольку он отражает структуру энергетических уровней ядра) является дискретным. [43]
Если ядро имеет энергию WWvm, то оно находится в возбужденном энергетическом состоянии. Случай И / 0 соответствует расщеплению ядра на составляющие его нуклоны. В отличие от энергетических уровней атома, раздвинутых на единицы электрон-вольт, энергетические уровни ядра отстоят друг от друга на мегаэлектрон-вольты. Этим объясняются происхождение и свойства гамма-излучения. [44]
Принцип магнитного резонанса лежит в основе различных экспериментальных методов исследования твердого тела. Основные принципы магнитного резонанса являются общими для твердых тел и молекул. Если поместить ансамбль частиц, имеющих магнитный момент, в магнитное поле, энергетические уровни ядер и электронов в соответствии с эффектом Зеемана расщепятся на несколько подуровней. При поглощении энергии электромагнитного поля происходят переходы между этими подуровнями, а за счет процесса релаксации достигается равновесная заселенность спиновых подуровней. [45]
Страницы: 1 2 3 4