ВУЗ:
Составители:
7
Эти формулы представляют собой лишь весьма грубые оценки
вероятности гамма-перехода. Действительные значения
γ
2/1
Т
, как правило , не
совпадают с оценками (11), (12) и, в ряде случаев , существенно отличаются от
них . Тем не менее, эти оценки могут служить в качестве первой ориентировки.
Как уже отмечалось ранее, ядро может передать энергию возбуждения
одному из электронов атомной оболочки. При этом электрон переходит из
связанного состояния в состояние непрерывного спектра и покидает атом , т.е.
происходит процесс внутренней конверсии. Отношение полного числа
испущенных электронов N
e
к полному числу гамма-квантов N
γ
, испущенных за
то же время, носит название коэффициента внутренней конверсии:
γ
α
NN
e
/
=
(13)
Период полураспада ядерного уровня относительно перехода с данной энергией
зависит от величины α:
1
2/12/1
)1(
−
+= α
γ
ТТ
(14)
Вероятности радиационных переходов или времена жизни возбужденных
ядерных состояний определяются не только свойствами исходного состояния,
но и свойствами состояний , на которые возможен переход (формулы 11,12). В
зависимости от сочетания свойств ядерных состояний , вероятности переходов
между ними могут оказаться сильно различными. Длительно существующие
возбужденные состояния называются метастабильными.
С существованием метастабильных состояний связано явление изомерии.
Ядерными изомерами называются такие ядра, которые обладают одним и тем
же числом нейтронов и протонов , но отличаются друг от друга
радиоактивными свойствами: испытывают различные ядерные превращения
или обладают разными периодами распада. Изомеры – это различные состояния
одного и того же ядра. Эти состояния различаются энергией возбуждения и
квантовыми характеристиками. Теоретическое обоснование явления изомерии
было дано Вайцзекером . Причиной длительного существования ядер в
возбужденном состоянии является большое различие в моментах количества
движения двух соседних энергетических уровней . Появление модели оболочек
– модели независимых частиц с сильной спин - орбитальной связью – позволило
сделать новый шаг в понимании изомерии [3]. Спин - орбитальное
взаимодействие приводит к расщеплению каждого из (nl)-уровней на два
уровня j=l-1/2 и j=l+1/2, из которых низшим , как показывает опыт, всегда
оказывается последний уровень.
Происхождение спин - орбитального взаимодействия в ядре пока не очень
ясно. Если предположить, что в случае ядра полный гамильтониан равен
lsrfHH )(
0
+
=
, где
0
H
- гамильтониан, используемый в нерелятивистской
теории Шредингера,
ls
r
f
)
(
- член , учитывающий спин - орбитальное
взаимодействие, f(r) – определяется из эксперимента, то энергии состояний (nlj)
выражается формулой
[]
)1()1()1(
2
+−+−++= sslljj
f
EE
nlnlj
(15)
7 Э ти форм улы п редстав ляют собой лиш ь в есьм а грубы е оценки в ероятности гам м а-п ерех ода. Д ейств ительны е знач ения Т 1γ/ 2 , как п рав ило, не сов п адают с оценкам и (11), (12) и, в ряде случ аев , сущ еств енно отлич аются от них . Т ем нем енее, эти оценки м огутслуж ить в кач еств еп ерв ой ориентиров ки. К ак уж е отм еч алось ранее, ядро м ож ет п ередать энергию в озбуж дения одном у из электронов атом ной оболоч ки. При этом электрон п ерех одит из св язанного состояния в состояние неп реры в ного сп ектра и п окидает атом , т.е. п роисх одит п роцесс в нутренней конв ерсии. О тнош ение п олного ч исла исп ущ енны х электронов Ne к п олном у ч ислу гам м а-кв антов Nγ, исп ущ енны х за то ж ев рем я, носитназв аниекоэффициента в нутренней конв ерсии: α = Ne / N γ (13) Период п олурасп ада ядерного уров няотносительно п ерех ода сданной энергией зав иситотв елич ины α: Т 1/ 2 = Т 1γ/ 2 (1 + α ) −1 (14) В ероятности радиационны х п ерех одов или в рем ена ж изни в озбуж денны х ядерны х состояний оп ределяются не только св ойств ам и исх одного состояния, но и св ой ств ам и состояний, на которы е в озм ож ен п ерех од (форм улы 11,12). В зав исим ости от соч етания св ойств ядерны х состояний, в ероятности п ерех одов м еж ду ним и м огут оказаться сильно различ ны м и. Д лительно сущ еств ующ ие в озбуж денны есостоянияназы в аютсям етастабильны м и. С сущ еств ов анием м етастабильны х состояний св язано яв лениеизом ерии. Я дерны м и изом ерам и назы в аются такие ядра, которы е обладают одним и тем ж е ч ислом нейтронов и п ротонов , но отлич аются друг от друга радиоактив ны м и св ойств ам и: исп ы ты в ают различ ны е ядерны е п рев ращ ения или обладаютразны м и п ериодам и расп ада. И зом еры – это различ ны есостояния одного и того ж е ядра. Э ти состояния различ аются энергией в озбуж дения и кв антов ы м и х арактеристикам и. Т еоретич еское обоснов ание яв ления изом ерии бы ло дано В айцзекером . Прич иной длительного сущ еств ов ания ядер в в озбуж денном состоянии яв ляется больш ое различ ие в м ом ентах колич еств а дв иж ения дв ух соседних энергетич еских уров ней. Появ ление м одели оболоч ек – м одели незав исим ы х ч астиц ссильной сп ин-орбитальной св язью – п озв олило сделать нов ы й ш аг в п оним ании изом ерии [3]. Сп ин-орбитальное в заим одейств ие п рив одит к расщ еп лению каж дого из (nl)-уров ней на дв а уров ня j=l-1/2 и j=l+1/2, из которы х низш им , как п оказы в ает оп ы т, в сегда оказы в аетсяп оследний уров ень. Происх ож дение сп ин-орбитального в заим одейств ия в ядре п ока не оч ень ясно. Е сли п редп олож ить, ч то в случ ае ядра п олны й гам ильтониан рав ен H = H 0 + f (r )ls , где H 0 - гам ильтониан, исп ользуем ы й в нерелятив истской теории Ш редингера, f ( r )ls - ч лен, уч иты в ающ ий сп ин-орбитальное в заим одейств ие, f(r) – оп ределяетсяизэксп ерим ента, то энергии состояний (nlj) в ы раж аетсяформ улой E nlj = E nl + [ j ( j + 1) − l (l + 1) − s( s + 1)] f (15) 2
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »