Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЯВ ЯД ЯИ ЯК ЯН ЯП ЯР

Ядерные энергетические уровни

 
Ядерные энергетические уровни расположены неравномерно, и между последовательными уровнями могут существовать довольно большие энергетические зазоры. Так как состояние с квантовым числом / могут занимать 2 ( 2 / 1) нуклонов, то можно определить заселенность каждого уровня. Однако для объяснения больших магических чисел нужно исследовать взаимодействие между спином и орбитальным движением каждого нуклона. Они являются числами нуклонов, необходимыми для заполнения уровней, разделенных рядом последовательных энергетических зазоров. В результате ядра, имеющие эти числа нуклонов, должны быть устойчивыми, так как любая попытка разрушить их должна быть связана с преодолением энергетического зазора между наивысшим занятым уровнем и наинизшим свободным уровнем.
Зависимость между изомерным сдвигом А и электроотрицательностью i аксиальных лигандов Х - для комплексов между фта-лоцианнном олова ( II и X типа 1. 2 [ 791. Ядерные энергетические уровни, ответственные за уизлучение, всегда в некоторой степени возмущены и немного уширены из-за присутствия в атомах электронов. Поэтому мессбауэровская спектроскопия позволяет получить информацию об электронной плотности. Если два соседних атома имеют одинаковое окружение, то происходит поглощение и последующее испускание у-квантов; при различном окружении ядерный гамма-резонанс не возникает.
Ядерные энергетические уровни и собственные функции для 57Fe ( / t 3 / 2 и / 0 х / 2) показаны на рис. 11.9. Когда т coL1, имеются два наложенных друг на друга спектра, дающие нормальный спектр сверхтонкой структуры с шестью линиями.
Схема ядерных энергетических уровней с учетом спин-орбитальной связи изображена на фиг. В круглых скобках стоит максимальное число протонов ( или нейтронов), вычисленное по формуле Wy 2 / - f - l, которые могут находиться в заданной подоболочке.
При рассмотрении ядерных энергетических уровней мы используем то обстоятельство, что четность связана с квантовым числом I, определяющим вращательный момент.
Вид зависимости самосогла - НЫХ ( / / V2 И МИНИМЗЛЬНО При сованного потенциала V ( г от г. ЗНТИПЗрЗЛЛеЛЬНЫХ ( / / - 1 / 2. Рассмотрим теперь классификацию ядерных энергетических уровней. Состояние нуклона в поле, описываемом гамильтонианом (3.5), характеризуется четырьмя квантовыми числами п, /, /, ту.
Рассмотрим теперь классификацию ядерных энергетических уровней.
Данные о химических сдвигах ядерных энергетических уровней при гамма-резонансе систематизированы впервые и являются наиболее непосредственной информацией ( наряду с ядерным магнитным резонансом) о вааимодействии ядер элементов с кристаллической решеткой вещества.
Из свойств ядер наиболее важны четность и наличие заполненных ядерных энергетических уровней нуклонов. Именно те ядра, в которых имеется четное число нуклонов, заполненные ядерные уровни, характеризуются наибольшей устойчивостью и распространенностью.
Спектры ЭПР атомов Н и О, нанса обнаружили американские свободных радикалов ОН, ОП физики Перселл И Блох ( 1946. Однако поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней сравнительно мало, можно добиться резонансного поглощения у-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник ( или поглотитель) у-излучения относительно приемника ( источника) излучения.
Спектры ЭПР атомов Н и о, нанса обнаружили американские свободных радикалов ОН, OD физики Перселл и Блох ( 1946. Однако поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней сравнительно мало, можно добиться резонансного поглощения у-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник ( или поглотитель) у-излучения относительно приемника ( источника) излучения.

Ядерная спектроскопия - раздел ядерной физики, в котором исследуются ядерные энергетические уровни, их свойства и переходы между ними. Большое количество ядерных уровней возбуждается в результате радиоактивного распада. Поэтому, исследуя а -, Р - и 7-пе-реходы ядер, удается изучить дискретные спектры ядер с большим числом уровней. В наши дни сохраняется традиционное деление ядерной спектроскопии на а -, р1 - и - спектроскопию.
Схема установки при изучении поглощения 7-квантов. Однако, поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней сравнительно мало, можно добиться резонансного поглощения 7-квантов несколько - изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник ( или поглотитель) у излучъимя относительно приемника ( источника) излучения. В этом случае энергия 7-квантов увеличивается или уменьшается на величину кинетической энергии. При некоторой скорости движения начинается резонансное поглощение, т.е. наблюдается эффект Мессбауэра. Понятно, что эффект Мессбауэра можно наблюдать лишь для изотопов, для которых возможны обусловленные 7-излучением ядерные переходы.
В образцах ферромагнитных веществ существует внутреннее магнитное поле, которое полностью снимает вырождение ядерных энергетических уровней. Такая система показана на рис. 15.5. На спектр влияют e2Qq, Я. В общем случае задача сложнее, и более подробные сведения об этом читатель может найти в работах, приведенных в общем списке литературы.
Диаграмма ядерных энергетических уровней, на которой показаны основное и возбужденное состояния ядра 23ciTh. Эта диаграмма объясняет существование а-частиц с энергией 4 195 и 4 147 МэВ и у-излучение. Более сложная картина у-излучения, наблюдающегося при других распадах, дает больше подробностей относительно ядерных энергетических уровней.
Это сложное явление ( аналогичное хорошо известному электронно-ядерному взаимодействию) приводит к изменению распределения заселенностей ядерных энергетических уровней без изменения энергий переходов. Причиной возникновения ЯЭО является не спин-спиновое взаимодействие, которое лишь усложняет его и потому должно быть сведено к минимуму, а непосредственная диполь-дипольная релаксация, которая для пары одинаковых взаимодействующих ядер зависит от 4 и от обратной величины шестой степени межъядерного расстояния ( см. ур.
В связи с тем, что между нуклонами действуют качественно иные силы, чем в электронной оболочке атомов, емкость ядерных энергетических уровней иная, чем емкость электронных уровней. Конечно, и периодичность изменения свойств ядер имеет другой характер по сравнению со свойствами атомов элементов, обусловливаемых строением их электронной оболочки.
В своей второй статье [2] Коккони и Салпитер показали, что еще более высокая чувствительность при наблюдении анизотропии массы может быть достигнута, если рассматривать не электронные, а ядерные энергетические уровни, так как кинетическая энергия нуклона в ядре намного превышает кинетическую энергию электрона в атоме. Кинетическая энергия нуклона в ядре обычно составляет величину порядка 10 Мэв, тогда как кинетическая энергия электрона в атоме в 106 раз меньше. В атомах железа возможен переход с возбужденного ядерного уровня при / 3 / 2 на основной уровень при / 1 / 2 с энергией 14 кэв.
Влияние концентрации Fe на время релаксации в порошкообразных поглотителях при 78 К. Мессбауэровский спектр 14 4 кэв перехода B7Fe в металлическом состоянии ( рис. 3.14) представляет собой простой пример чисто ядерного зееман-эффекта. Квадрупольное расщепление ядерных энергетических уровней отсутствует из-за кубической симметрии решетки железа.
Продолжительности жизни ( или периоды полураспада) ядерных возбужденных состояний обычно настолько коротки, что измерить их крайне трудно или совсем невозможно. Однако некоторые из таких ядерных энергетических уровней распадаются с измеримой скоростью и даже имеют большие периоды полураспада, когда их ядерные спины значительно отличаются от соответствующих спинов основных состояний. О такого рода энергетическом состоянии говорят как об изомере основного состояния, и его распад с образованием основного состояния путем испускания у-нз лучения высокой энергии называется изомерным переходом.
Ядерные состояния со спином 7 1 обладают электрическим квадруполь-ным моментом, который взаимодействует с градиентом электрического поля, создаваемым несферическим распределением заряда. Это взаимодействие частично снимает вырождение ядерных энергетических уровней, расщепляя их на ( 21 1) / 2 подуровней.
Поэтому если источник и приемник у-излучения находятся в разных соединениях ( например, источник 57Fe в металле, а поглотитель - в кристалле FeCl2), то поглощение у-лучей наблюдаться не будет. Однако, поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней мало, можно добиться резонансного поглощения у-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник ( или поглотитель) у-излучения относительно приемника ( источника) излучения. В этом случае энергия у-квантов увеличивается или уменьшается на величину кинетической энергии.
Ядра атомов имеют магнитные моменты, которые складываются из магнитных моментов нуклонов. Если ядро находится в магнитном поле, то также возникает расщепление ядерных энергетических уровней, расстояние между которыми зависит от индукции магнитного поля. При пропускании через вещество электромагнитной волны соответствующей частоты возникает резонансное поглощение.

Физические основы спектроскопии ядерного магнитного резонанса определяются магнитными свойствами атомных ядер. Взаимодействие магнитного момента ядра с внешним магнитным полем Й0 приводит в соответствии с правилами квантовой механики к диаграмме ядерных энергетических уровней, так как магнитная энергия ядра может принимать лишь некоторые дискретные значения Я; - так называемые собственные значения. Этим собственным значениям энергии соответствуют собственные состояния - те состояния, в которых только и может находиться элементарная частица. Они также называются стационарными состояниями.
В основе этой систематики лежит идея Д. И. Менделеева о периодическом характере изменения свойств. Поскольку ядра состоят из двух типов частиц и между ними действуют качественно иные силы, чем в электронной оболочке атома, емкость ядерных энергетических уровней иная, чем емкость электронных уровней. Отсюда периодичность изменения свойств ядер имеет другой характер, чем для свойств элементов, обусловленных электронной оболочкой.
Вторая поправка вытекает из наблюдения, что у наиболее устойчивых ядер Z и A - Z четные. Устойчивость бывает немного меньшей, если Z - нечетное, А - Z - четное или Z - четное, A - Z - нечетное, в то время как наименее устойчивы ядра, у которых Z - нечетное, A - Z - нечетное. Было высказано предположение, что нуклоны стремятся заполнить самые глубокие ядерные энергетические уровни, причем между парами нейтронов или протонов, находящихся на одном и том же уровне, существует сильное взаимодействие.
Распределение энергий испущенных и поглощенных у-квантов. Правая кривая на рис. 15.1 демонстрирует энергетическое распределение у-лучей, необходимое для поглощения. Связь между энергиями образца и источника видна из всего рисунка. Как показывает площадь заштрихованного участка рисунка, вероятность того, что энергия у-кванта источника будет поглощаться образцом, невелика. Поскольку ядерные энергетические уровни квантованы, вероятность поглощения у-кванта источника образцом, в результате которого произойдет переход в образце, очень мала. Основной причиной несогласования энергий у-квантов является энергия отдачи, так как центр энергетического распределения испущенного излучения лежит при Er - R, в то время как центр энергетического распределения излучения, необходимого для поглощения, лежит при Ег R. Величина R для газообразных молекул ( - 10 1 эВ) значительно превышает типичную величину доплеровской энергии.
Энергия такой смеси распределена на статистическому закону. Статистические энергетические множества не являются изолированными системами и взаимодействуют с другими системами. При этом они отличаются устойчивостью к внешний воздействиям. Механизм сохранения устойчивости статистического распределения компонентов вероятно, заключается в непрерывном перераспределении энергии между компонентами максимального и минимального значения термодинамического потенциала. Каждое ЭСМ, образованное большим числом различных компонентов, состоит из статистических энергетических подмножеств - электронных, колебательных, вращательных, ядерных, энергетических уровней, каждый из которых проявляет себя ( рисунок) как единый материальный объект взаимодействия с веществом и полем. Для спектроскопии многокомпонентных смесей ( МКС) принципиальное значение имеет взаимодействие каждого подано / жества с электромагнитным излучением определенной длины волны.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11