Электрический момент ядра

Некоторые представления о распределении электрического заряда в ядре и его структуре можно получить с помощью дипольного и квадру- польного моментов ядра. Электромагнитные моменты определяют потенциал взаимодействия ядра или частиц с внешними электрическими и магнитными полями. Электрический дипольный момент ядер в основном состоянии равен нулю, что является следствием чётности квадрата волновой функции основного состояния ядра.

Диполем называется система из двух равных по величине зарядов q разного знака, жёстко закрепленных на расстоянии d. Такая система, имея равный нулю электрический заряд, обладает свойством ориентироваться по направлению электрического поля. Так как отрицательных зарядов в ядре нет, то смещение положительного заряда (протонов) относительно нулевого (нейтронов) вызывает появление дипольного момента и ядро поворачивается в электрическом поле относительно центра инерции.

Ядра в основном состоянии имеют электрический дипольный момент всегда равный нулю, так как нет никаких причин, которые могли бы вызывать в ядре смещение центра масс протонов относительно центра масс нейтронов. Сильное электрическое поле может вызывать поляризацию протонов в ядре и возникновение дипольного момента.

Другой характеристикой распределения электрического заряда в ядре является квадрупольный электрический момент Q, который не равен нулю для многих ядер, находящихся даже в стационарных состояниях. Атомные ядра, спин которых больше или равен единице, имеют отличные от нуля квадрупольные моменты, что говорит об их не точно сферической форме. Квадрупольный момент определяет степень взаимодействия ядра с неоднородным электрическим полем. Электрический квадрупольный момент является мерой отклонения распределения заряда ядра от симметрии шара и определяется геометрической формой ядра.

Для ядра, имеющего форму эллипсоида вращения с полуосями а; и а2, электрический квадрупольный момент равен

Квадрупольный момент могут иметь только ядра с квантовым числом />2. Величина квадрупольного момента положительна (знак плюс), если ядро вытянуто вдоль оси спина (веретенообразное тело), и отрицательна (знак минус), если ядро растянуто в плоскости, перпендикулярной оси спина (чечевицеобразное тело).

Известны ядра с положительными и отрицательными квадруполь- ными моментами. Отсутствие сферической симметрии у электрического поля, создаваемого ядром с ненулевым квадрупольным моментом, приводит к образованию дополнительных энергетических уровней атомных электронов и появлению в спектрах атомов линий сверхтонкой структуры, расстояния между' которыми зависят от квадрупольного момента.

Электрический квадрупольный момент Q - мера несферичности ядра. Для сферически симметричного ядра Q=o. При Q<о, ядро является сплюснутым эллипсоидом, при Q>o ядро - вытянутым эллипсоидом. Квадрупольный момент ядра - величина, характеризующая отклонение распределения электрического заряда в атомном ядре от сферически симметричного. Квадрупольный электрический момент ядра в системе координат, связанной с ядром — разность среднего значения величины 27г и среднего значения суммы квадратов х3 и у2. Поэтому для сферических ядер Q = о, для вытянутых относительно внутренней оси вращения z Q>o, а для сплюснутых Q

Квадрупольный момент имеет размерность площади и измеряется в единицах барн, 1 барн = ю 24 см2. Все магические ядра имеют сферическую форму (Q=o), которая соответствует наиболее устойчивым ядрам. Квадрупольные моменты ядер зависят от числа протонов в ядре. У дейтрона Q=2,7410 27 е см2, что говорит о сигарообразном распределении заряда. Положительное значение этой величины (знак «+») показывает, что вращение ядра вокруг оси происходит с наименьшим моментом инерции.

Взаимодействие квадрупольного момента с электрическими полями, создаваемыми электронами в атомах и молекулах, приводит к аномальным сверхтонким изменениям в спектрах, которые используют для определения квадрупольного момента.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >