Cтраница 4
Для того чтобы убедительно доказать возможность образования нейтронной звезды, понадобились детальные сведения о ядерных реакциях и особенно о свойствах нейтронного вещества. Эти сведения были получены из анализа свойств атомных ядер и из опытов по рассеянию нейтронов и протонов на ядрах. Например, стало известно, что на малых расстояниях притяжение между нуклонами ( нейтронами и протонами) сменяется отталкиванием, что затрудняет сжатие нейтронного вещества до плотности, в несколько раз превышающей ядерную плотность. Некоторые из энергетических уровней ядра связаны с его вращением вокруг собственной оси. Измеряя энергии спектральных линий, испускаемых при переходах между такими уровнями, можно определить моменты инерции ядер. [46]
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. [47]
Если ядро имеет наименьшую возможную энергию И мвн - Wct, то оно находится в основном энергетическом состоянии. Если ядро имеет энергию W W, то оно находится в возбужденном энергетическом состоянии. Случай W-Q 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. [48]
В самом деле, из изложенного в предыдущих параграфах вытекает, что атомные ядра могут находиться лишь в определенных энергетических состояниях. В таком случае, почему же ji - активные ядра, которые до и после Р - распада имеют вполне определенные энергии, могут выбрасывать электроны со всевозможными энергиями. Можно подумать, что все электроны вылетают из ядра с одинаковыми энергиями, равными разности энергетических уровней ядра, но до выхода из радиоактивного образца частично и по-разному теряют энергию, сталкиваясь с атомами образца. Если это предположение верно, то р-активный препарат должен сам себя разогревать. [49]
Время жизни ядра в возбужденном состоянии, как правило, невелико и составляет по порядку величины 10 - 13 с. Как уже упоминалось ( см. раздел 1.1), такие ядра называются изомерами и они играют большую роль во многих случаях применения изотопов. Наличие дискретной структуры энергетических уровней атомного ядра должно проявляться и в спектрах поглощения 7-лучей, аналогичному тому, как линии резонансного поглощения наблюдаются при возбуждении светом оптического диапазона электронных уровней атома. Поскольку структура энергетических уровней ядер одного изотопа, как правило, кардинально отличается от структуры уровней ядра другого изотопа того же элемента, то их 7 - спектРы поглощения также будут резко отличаться. [50]
При испускании и поглощении f - квантов ядрами, входящими в состав химических соединений, максимум линии поглощения может наблюдаться при скорости, отличной от нуля. Ото объясняется тем, что энергия ядерного перехода, вообще говоря, зависит от электростатических сил взаимодействия ядра с окружающими его электронами. Вклад этого взаимодействия настолько мал, что непосредственно наблюдаться не может. Однако-в опытах по изучению эффекта Мессбауэра положение меняется. В этом случае влияние электростатических сил на энергетические уровни ядра должно сравниваться не с энергией - перехода и даже не с энергией химической связи, а с шириной линии упругого резонансного поглощения. Смещение максимума линии при этом легко замечается. Это смещение называется химическим сдвигом. [51]
Тонкая структура а-спектров встречается довольно часто. Наибольшее число линий тонкой структуры наблюдается у а-спектров, соответствующих переходам на возбужденные уровни несферических ядер. Это объясняется тем, что у таких ядер имеются уровни с небольшой энергией возбуждения, связанные с вращением ядра. А переходы именно на такие уровни ( расположенные вблизи от основного состояния ядра) и порождают а-частицы с близкими энергиями, которые в соответствии с законом Гейгера - Нэттола должны испускаться со сравнимыми вероятностями. Изучение тонкой структуры а-спектров представляет значительный интерес в связи с тем, что оно позволяет построить схему энергетических уровней конечного ядра, образующегося при а-распаде. [52]