Ферми-взаимодействие

Cтраница 1

Ферми-взаимодействие электронного спина с ядром приводит к дополнительному расщеплению ядерных уровней, стр. [1]

Ферми-взаимодействием называется непосредственное взаимодействие четырех фермионов друг с другом. К числу таких взаимодействий принадлежат ( 3-распад нуклонов и распад jA - мезонов; в этих процессах исчезновение одного фермиона сопровождается возникновением трех других. [2]

Первый член этого выражения отражает контактное ферми-взаимодействие спина электрона с ядром, второй - влияние орбитального движения электронов, и третий - диполь-дипольное взаимодействие спина электрона со спином ядра. [3]

Соответственно только эти электроны и дают вклад в контактное ферми-взаимодействие. В металлах вклад в это взаимодействие вносят и электроны проводимости, находящиеся в s - состоянии. Обычно величина магнитного поля на ядре, обусловленного собственным магнитным моментом электрона на орбите [ третий член в выражении (1.131) ], составляет по порядку величины от 1 до 10 кэ, тогда как поле контактного взаимодействия и орбитального движения электрона весьма велико. [4]

Первый член, в который входит дельта-функция Дирака, описывает контактное магнитное взаимодействие электрона с ядром, так называемое контактное ферми-взаимодействие. [5]

Однако при использовании теории для вычисления констант связи в более сложных молекулах возникают трудности, связанные с тем, что ферми-взаимодействие не равно нулю лишь в том случае, если электронная волновая функция молекулы не обращается в нуль вблизи ядра. Как известно, этому условию отвечают только волновые функции s - электронов, в то время как орбиты р -, d - электронов и другие, а также гибридные орбиты-ответственные за образование химических связей в молекуле, в точке ядра равны нулю. Дальнейшее развитие теории связано с использованием для расчета констант связи методов молекулярных орбит и валентных связей. Ценность этих методов [12] определяется скорее возможностью качественного объяснения результатов экспериментов, а также количественных расчетов для ряда близких по строению соединений с использованием эмпирических параметров. Точный априорный количественный расчет констант связи для более сложных соединений до настоящего времени представляет значительные трудности. [6]

В упорядоченных редкоземельных металлах и интерметаллических соединениях электроны проводимости обладают некоторой поляризацией. В основном они являются s - электронами и поэтому дают вклад в S6m через контактное ферми-взаимодействие. В некоторых случаях они могут быть больше ( разд. [7]

Следовательно, в данном случае поле на ядрах определяется почти целиком поляризацией внутренних s - электронов, которая приводит к отличной от нуля величине контактного ферми-взаимодействия. Меньшие величины характерны для окислов, большие - для фторидов. [8]

Магнитные ядра создают вокруг себя локальные магнитные поля, которые индуцируют некоторый магнитный момент в электронной оболочке молекулы; в свою очередь, этот возникший магнитный момент воздействует на магнитные ядра, вызывая расщепление их энергетических уровней. В рамках количественной теории спин-спинового взаимодействия [1, 6, 7] этот индуцированный магнитный момент подразделяется на отдельные вклады, обусловленные, в частности, взаимодействием ядерных спинов с орбитальным движением электронов, диполь-дипольным взаимодействием ядерных и электронных спинов и так называемым контактным или ферми-взаимодействием ядерных спинов с электронами. Как показывают расчеты [8, 9], контактное взаимодействие вносит основной вклад в величину константы спин-спиновой связи, по крайней мере в случае протон-протонного взаимодействия. [9]

В Sd-группе поля такой величины не обнаружены. Некоторые элементы Sd-группы ( Ir, Os, Pt и Аи), будучи растворенными в железе, имеют сверхтонкие поля - 1 3 - 106 э и меньшие поля в других ферромагнетиках. Во всех этих элементах поля, очевидно, возникают благодаря контактному ферми-взаимодействию электронов проводимости ( 6s) с внутренними s - электронами поляризованного остова. Предполагают, что эту же величину поля, вероятно, можно ожидать в парамагнитных комплексах элементов Sd-группы. [10]

Основные типы линий, возникающих в спектрах ЭПР. а, 6, в - линии поглощения. г, д, е - их первые производные для случае кубической, аксиальной и ромбической симметрии соответственно. [11]

Наблюдаемые в спектрах ЭПР СТС и ДСТС обусловлены контактным ферми-взаимодействнем. Этот тип взаимодействия наблюдается в тех случаях, когда имеется конечная, не равная нулю плотность неспаренного электрона в точке расположения ядра. Только 5-орбитали атомов и о-орбитали молекул удовлетворяют этому условию. Ферми-взаимодействие изотропно, так как не зависит от ориентации парамагнитных частиц по отношению К внешнему магнитному полю. [12]

В диамагнитных веществах магнитное поле на ядрах должно быть равно нулю, так как суммарные моменты электронных оболочек полностью скомпенсированы. В парамагнитных, ферромагнитных и ферримагнитных веществах при достаточно низкой температуре возникает упорядочение магнитных моментов атомов и появляются магнитные поля на ядрах. В качестве примера рассмотрим железо, которое ниже температуры Кюри Тс является типичным ферромагнетиком. Атом железа обладает одним нескомпенсированным по орбитальному моменту 3 -электроном и четырьмя Sd-электронами, спины которых параллельны. Таким образом, возникает магнитное поле на ядре железа, обусловленное орбитальным моментом и спинами Зй ( - элект-ронов. Поле электронных спинов Sd-оболочек, рассматриваемых как магнитные диполи, составляет около 10 кэ и имеет тот же знак. Оценки показывают [116], что обменное взаимодействие между Зй-электронами и 45-электронами проводимости приводит к частичной поляризации последних, что вызывает на ядре поле контактного ферми-взаимодействия, составляющего около 100 кэ. Таким образом, орбитальный момент и спины Зй-электронов и главным образом поляризация 45-электронов проводимости приводят к появлению на ядре магнитного поля величиной ( 100 - ь 200) кэ. Как уже говорилось выше, экспериментальное значение магнитного поля на ядрах железа составляет - 333 кэ. Отсюда следует, что поляризация внутренних s - электронов должна приводить к величине поля на ядрах, равной - ( 400 -: - 500) кэ. [13]

Страницы: 1