A magok forgási spektruma
5. A magok forgási spektruma
A nemszferikus magok a gerjesztési spektrum vibrációs szintjein és a magasabb kúpok nukleáris nukleon átmenetéhez kapcsolódó szinteken kívül a gerjesztési spektrumokban is vannak olyan szintek, amelyek rotációs jellegűek. A gömb alakú magok forgatásából származó gerjesztési spektrumok számos jellemzőjével rendelkeznek; Az ilyen szintek sorrendjét gyakran forgási sávnak nevezik. A páros egyenletes 170 Hf magra vonatkozó forgási sáv egy példáját az 1. ábrán mutatjuk be. 7.5.
Ábra. 7.5.
A sejtmag forgási sávja 170 Hf.
A forgási sáv energiaszintjei a Schrödinger-egyenlet Hamiltonianal való megoldásával nyerhetők, amely tükrözi a mag magasságának forgási fokát.
Hangsúlyozni kell, hogy a kvantumelmélet szerint a szabad mozgási fokok csak nem gömb alakú tárgyakban rejlenek.
A magok kvadrupol momentumainak megvitatásakor kimutatták, hogy a hosszúkás magok pozitív kvadrupoi momentumot mutatnak, és a köpenyes magok negatív kvadrupol momentummal rendelkeznek. Az elektromos quadrupolos pillanatok közvetlen mérése csak azoknál a magoknál lehetséges, amelyekben a centrifugálás nagyobb vagy egyenlő 1. Ugyanakkor számos, egyenletesen egyenletes, a spin és a 0+ közötti paritású mag. deformálódnak, és deformációjuk gerjesztett állapotuk spektrumában fordul el. A rotációs Hamiltonianak könnyen nyerhetők a klasszikus és a kvantummennyiség közötti megfelelés elvéből. A klasszikus fizikában a test energiája egy inertsi momentummal θ és a J szögsebességgel megegyezik az Erot = J 2 / 2θ értékkel. A kvantumfizika esetében a J2 mennyisége megfelel a négyszögletes impulzusmozgásnak, amely a mag hullámfüggvényére hat. Mivel az elfogadott jelölési rendszerben a mag és a részecskék centrifugálását γ-ben méri.
A rotációs szint energiáját és az állami spin energiáját összekapcsoló képlet megközelíti a forgási sávban levő szintek menetét.
Probléma 7.7. Becsüljük meg a deformálódott 170 Hf mag magasságának nyomatékát, amelynek forgási spektrumát a 7.1. Táblázatban adjuk meg, a forgó "sáv" spin szintjeivel együtt.
A táblázat az δE energiaintervallumokat is felsorolja e szint és a legalacsonyabb energia szint között. A forgási sáv, a szint pörgetései és az ezen állapotoknak megfelelő mag tehetetlenségi nyomatékainak összefüggése a (7.5):
Általában a nukleáris fizikában nem számítunk egy vagy másik állapotban a mag tehetetlenségi nyomatékát, de az értéke = 2θ / ² 2 MeV-1 egységben. A 170 Hf mag öt kiváltott állapotára vonatkozó érték kiszámításának eredményeit a táblázat negyedik sorában adjuk meg.
A számítás azt mutatja, hogy a mag növekvő elmozdulási nyomatékával, és ennek megfelelően a forgásszög frekvenciájával növekszik a mag tehetetlenségi nyomatéka. Ez az eredmény jól érthető a mag cseppmodellje alapján: a csepp tehetetlenségi nyomatéka növekvő szögsebességgel növekszik - az alak változik. Fontos és érdekes tény, amely ebben a példában könnyen megmutatkozik, az az, hogy a számítás során kiszámított tehetetlenségi nyomatékok legalább ugyanakkora tömegű, szilárd állapotú forgatóképpel rendelkeznek.
A tehetetlenségi nyomatékkal arányos mennyiség alsó határa az R sugarú gömb tehetetlenségi nyomatékának képletéből állítható elő (a számítás során a konverziós állandó értékét használjuk):
Ábra. 7.6. Forgószalagok és a tehetetlenségi nyomaték függése a páros egyenletes mag 164 Er forgási sebességére.
Így a fenti számítás azt mutatja, hogy a nucleus az alsó gerjesztett állapotok tehetetlenségi nyomatéka kisebb, mint 50% a tehetetlenségi nyomaték a rotátor a szilárd az azonos tömegű. Része a nukleonok nem vesz részt a forgómozgást hatására a nukleon párosítás vezető szuperfolyadék tulajdonságok és az atommagok főleg alacsonyabb gerjesztett állapotokba. Törés nukleon pár előforduló nagyon magas forgatónyomatékok a magok, látható, mint egy hirtelen emelkedése a tehetetlenségi nyomatéka a sejtmagból közeli értékeket szilárdtest értékelési fent kapott (ld. Ris.7.6).
Ezt a hatást (az úgynevezett visszafordulást) az elmúlt 20 évben jól tanulmányozták nehézion-gyorsítókon. A magok gerjesztési spektrumának vizsgálatát főként a nucleus által kibocsátott gamma-kvantum energiáinak mérésével hajtjuk végre magasabb szintről alacsonyabb energiaszintre történő átálláskor.