Электрический квадрупольный момент.

Равновесные формы ядер. Электрический дипольный момент ядра

тождественно равен нулю: распределение электрического заряда р(г) для ядра, обладающего определенной четностью, есть четная функция г, и интеграл в (4.8) обращается в 0. Однако ядро может обладать ненулевым электрическим квадрупольным моментом, определяемым как

Простейшей моделью квадруполя является пара равных противоположно ориентированных диполей d = ег, расположенных на расстоянии г друг от друга (рис. 4.4,а). Такая система обладает квадрупольным моментом Q = 2ег. Поэтому значение квадрупольного момента, отнесенное к единичному заряду, измеряется в единицах площади.

Отличный от нуля квадрупольный момент ядра можно обнаружить, помещая его в неоднородное (например, в направлении z) электрическое поле. Тогда у ядра возникает дополнительная энергия взаимодействия с полем, пропорциональная Q (dE/dz), где Е - напряженность поля. Неоднородное электрическое поле способны создавать, в частности, атомные электроны. В этом случае, как и при р Ф 0, в спектре атома появляется сверхтонкое расщепление линий. Существует и метод измерения резонансной частоты поглощения, аналогичный методу fliMP.

Величина Q представляет меру отклонения распределения заряда р{г) от сферически симметричного, т.е. характеризует равновесную форму ядра (рис. 4.4,6, в). Измерения электрических квадрупольных моментов множества ядер

Электрический квадруполь (а). Вытянутая (б) и сплюснутая (в) формы ядер

Рис. 4.4. Электрический квадруполь (а). Вытянутая (б) и сплюснутая (в) формы ядер

позволили установить, что большинство их не имеют сферической формы, а представляют собой эллипсоиды вращения: вытянутые при Q > 0 и сплюснутые при Q < 0. Чаще встречается вытянутая форма. Она наиболее характерна для ядер, у которых число протонов Z лежит посередине между двумя соседними магическими числами (примером могут служить ядра редкоземельных элементов, для которых 50 < 7< 82). Наибольшие но абсолютной величине значения Q также наблюдаются у вытянутых ядер. Максимальное и минимальное значения Q зарегистрированы у следующих ядер в основных состояниях: 1 ('Lu (800 фм2) и 233Ра (-300 фм2). Отметим, что эти величины в десятки раз больше, чем квадраты радиусов соответствующих ядер. Это означает, что квадрупольные моменты обусловлены коллективным движением многих нуклонов ядра.

Дважды магические ядра - ядра сферические; в целом же сферических ядер мало. В интервале между соседними магическими числами ядра меняют форму в такой последовательности: сферическое, сплюснутое, сферическое, вытянутое, сильно вытянутое, вытянутое, сферическое.

Одночастичная модель оболочек, объясняя квантовые характеристики ядер в основном состоянии, находится в противоречии с экспериментом, когда речь идет о равновесной форме ядра (а также о возбужденных состояниях). Главная причина - пренебрежение остаточным нуклон-нуклонным взаимодействием, которое нельзя свести к одинаковому для всех нуклонов сферически симметричному потенциалу. Одно из проявлений остаточных сил - эффект спаривания, однако остаточные силы не сводятся только к силам спаривания. В наиболее общей и наиболее современной модели ядра -многочастичной модели оболочек (ММО) - подбирается не только самосогласованный, но и остаточный потенциал. ММО очень громоздка математически, но обладает большей предсказательной силой.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >