к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Высокоспиновые состояния ядер

Высокоспиновые состояния ядер - возбуждённые состояния ядер с большим угл. моментом I. Низшие по энергии состояния ядра с данным I наз. ираст-уровнями. Последовательность ираст-уровней (ираст-состояний) с возрастающими значениями I образует осн. ираст-полосу (рис. 1). При малых I ираст-полоса в деформированных ядрах переходит во вращат. полосу, основанную на осн. состоянии (см. Вращательное движение ядра ).Ираст-область - совокупность высокоспиновых состояний ядер с энергией, несколько большей энергии уровней ираст-полосы. В деформиров. ядрах ираст-область содержит боковые полосы, основанные на одночастичных или колебат. возбуждённых состояниях ядра (см. Оболочечная модель ядра, Колебательные возбуждения ядер). В ираст-области ядро "холодное", т. к. вся энергия идёт на образование угл. момента. У средних и тяжёлых ядер ираст-состояния можно исследовать до I~60, при которых ядро становится неустойчивым относительно деления (см. Деление ядер).

Образование высокоспиновых состояний ядер

Возникают высокоспиновые состояния ядер при многократном кулоновском возбуждении ядер тяжёлыми ионами (до 208Pb) и в ядерных реакциях с тяжёлыми ионами (HI)типа (HI; xn,1119919-255.jpg), z=l,2... . Второй метод начал применяться с 1963, когда Моринага (Morinaga) и П. Гюгелот (P. Gugelot) впервые (1963) использовали реакцию (1119919-256.jpg, 2n) для возбуждения вращат. состояний с I=12.

Реакция (HI; хп, g)проходит в 3 стадии. Вначале образуется составное ядро с I=80 и энергией возбуждения 1119919-257.jpg 200 МэВ (для ионов 40Ar и ядер с A~120). Далее происходит "испарение" нейтронов (или вылет протонов и a-частиц в случае более лёгких ядер с низким кулоновским барьером). Каждый нейтрон уносит в среднем 1119919-258.jpg~1,5. После испарения нейтронов ядро остаётся в возбуждённом состоянии с1119919-259.jpg60 и 1119919-260.jpg30 МэВ. Из этого всё ещё нагретого состояния ядро "разряжается" тремя каскадами 1119919-261.jpg-квантов. Первый статистич. каскад (преим. Е1-переходы, см. Мультиполъное излучение1119919-262.jpg ~10 МэВ переводит ядро в возбуждённые состояния с1119919-263.jpg20 МэВ, 1119919-264.jpg35-40. Далее следуют каскад Е2-переходов внутри боковых полос и конкурирующий с ним каскад El-переходов между уровнями разл. боковых полос. Они переводят ядро в состояния с 1119919-265.jpg20 вблизи ираст-полосы. Далее третий каскад Е2-переходов происходит между состояниями основной и боковых ираст-полос. Время с момента образования составного ядра до момента заселения уровней с 7~20 1119919-266.jpg~10 пс.

Методы исследования. При большой энергии возбуждения плотность уровней вблизи ираст-полосы велика. Поэтому есть огромное число путей 1119919-267.jpg-распада ядра. Заселённость уровней с большими 1119919-268.jpg и I невелика, и 1119919-269.jpg -кванты образуют сплошной спектр. Он имеет максимум при 1119919-270.jpg<2МэВ, соответствующий переходам в ираст-области, и экспоненциально спадающую часть высокоспиновых состояний ядер при больших энергиях. Основная информация о высокоспиновых состояниях ядер с 1119919-271.jpg30 заключена в максимуме с 1119919-272.jpg= 1,5-2,0 МэВ.

Конкуренция Е2- и Е1-переходов в ираст-области приводит к тому, что различные пути распада сходятся в интервале I=20-30 (в зависимости от типа реакции). Поэтому заселённость уровней с меньшими I становится достаточно большой для получения разрешённых линий третьего каскада, образующих дискретный спектр 1119919-273.jpg -квантов. Он позволяет установить энергии уровней в основной и нек-рых боковых ираст-полосах вплоть до I=20-30.

Угл. момент составного ядра ориентирован в плоскости, перпендикулярной падающему пучку ионов, что обеспечивает анизотропию g- излучения (~0,8-0,9 для уровней с I=20-30). Измерение угл. распределения g-квантов позволяет определить мультипольности переходов и I уровней (см. Гамма-излучение).

Для измерения времени жизни высокоспиновых состояний ядер используется Доплера эффект .Ионы 40Ar (и более тяжёлые) выбивают составное ядро из тонкой мишени в вакуум, где его скорость может достигать 0,02с, 1119919-274.jpg-кванты, испущенные этим ядром, испытывают доплеровское смещение, если ядро не успеет попасть в поглотитель, поставленный на пути ядер отдачи. Ядра, попавшие в поглотитель, испустят 1119919-275.jpg-кванты без доплеровского смещения. Измеряя долю последних и передвигая поглотитель (т. е. изменяя время пролёта ядра отдачи), определяют время жизни уровня. Использование ионов тяжелее ядра-мишени увеличивает точность измерения времени жизни высокоспиновых состояний ядер, что позволяет судить об изменении внутр. квадрупольного момента во вращат. полосе.

Макс. угл. момент I0, к-рый можно передать ядру в реакциях с тяжёлыми ионами, ограничен неустойчивостью составного ядра относительно деления. С увеличением I барьер деления В уменьшается и обращается в 0 при I=I0; I0 зависит от А (рис. 2). Выше кривой B=0 ядро теряет угл. момент: правее в процессе деления, левее преим. за счёт испарения нуклонов и 1119919-276.jpg-частиц. Ниже кривой B=0 I уменьшается в процессе испарения нейтронов и излучения 1119919-277.jpg-квантов. Сказанное справедливо для ядра в ираст-состояниях. В реакции с тяжёлыми ионами ядро с большим I образуется в "нагретом" состоянии, из к-рого деление может идти даже при В>0. В этом случае I0 определяется по кривой В=8 МэВ.

1119919-278.jpg

Рис. 2. Зависимость максимального углового момента I0 ядер от их массового числа в капельной модели ядра.

Изучение уровней ядра в ираст-области (ираст-спектроскопия) установило, что плотность уровней в области I~20 и 1119919-279.jpg5 МэВ порядка одночастичной плотности уровней вблизи основного состояния ядра (для той же энергии плотность уровней с малыми I в 104 раз больше). Это делает доступным измерение энергий и мультипольностей 1119919-280.jpg-переходов, гиромагнитных отношений ядра и т. п.

Угловой момент высокоспиновых состояний ядер обусловлен коллективным вращением ядра 1119919-281.jpg (J - момент инерции ядра, 1119919-282.jpg - частота вращения) и орбитальным движением нуклонов, угл. момент к-рых 1119919-283.jpgориентируется вдоль оси вращения ядра под действием силы Кориолиса:

1119919-284.jpg

В соответствии с этим в ядре различают 2 момента инерции: кинематический

1119919-285.jpg

и динамический

1119919-286.jpg

(1119919-287.jpg аналогичны кинематич. и динамич. эффективным массам электрона, движущегося в кристаллич. решётке). Если энергия вращения 1119919-288.jpg~I2, то 1119919-289.jpg Если же часть I обусловлена орбитальным движением нуклонов, то энергия вращения 1119919-290.jpg. В этом случае:

1119919-291.jpg

Второе слагаемое в (1) связано с квазичастичными возбуждениями во вращающемся ядре. Сила Кориолиса стремится ориентировать угл. моменты 1119919-292.jpg нуклонов вдоль оси вращения, причём уменьшение энергии связи (корреляции) пары нуклонов компенсируется увеличением энергии кориолисова взаимодействия. Частота вращения ядра определяется соотношением:

1119919-293.jpg

где 1119919-294.jpg - энергия вращения для момента 7, 1119919-295.jpg(I-2) - для (I-2).


Ираст-изомеры. Неколлективные высокоспиновые состояния ядер называются ираст-изомерами из-за их большого времени жизни (см. Изомерия ядерная). Они открыты в 1977. Коллективное вращение в ираст-изомерах полностью отсутствует, и весь угл. момент образован выстроенными в одном направлении угл. моментами j нуклонов. Они наблюдаются в сферич. ядрах с числом нейтронов N или протонов Z, несколько превышающим магич. числа (50, 82, 126). Именно в этих ядрах имеются нуклонные орбиты с большими угл. моментами, с участием к-рых образуются одночастичные возбуждения с выстроенным угл. моментом. Так, в нейтронно-дефицитных ядрах редко земельных элементов с 1119919-296.jpg1119919-297.jpg, 1119919-298.jpg в образовании ираст-изомеров участвуют подоболочки1119919-299.jpg 1119919-300.jpg для нейтронов и1119919-301.jpg для протонов.

Ираст-изомеры изучались с помощью измерения дискретного 1119919-302.jpg-спектра. В сферич. ядрах из-за отсутствия интенсивных Е2-переходов в ираст-области Е1-переходы эффективно "охлаждают" составное ядро в направлении ираст-полосы и заселяют ее уровни при I~40. Это позволяет наблюдать дискретные1119919-303.jpg-линии для более высоких I, чем в деформированных ядрах.

Энергии переходов между уровнями ираст-изомеров группируются в области 1119919-304.jpg~ 7001119919-305.jpg 200 кэВ. Время жизни ираст-изомеров изменяется в пределах от неск. до 500 нс. Эти факты подтверждают одночастичную природу ираст-изомеров и объясняются особенностями оболочечнои структуры ядра. В ср. энергия ираст-изомеров 1119919-306.jpg (1119919-307.jpg- энергии одночастичных возбуждении) пропорц. I2, т. к. из-за принципа Паули 1119919-308.jpg зависит от числа одночастичных возбуждений квадратично, а I - линейно. Коэф. пропорциональности в зависимости 1119919-309.jpg~I2 на 10 - 15% превышает момент инерции твердой сферы, имеющей размеры ядра. Поэтому с точностью до оболочечных флуктуации (~cотен кэВ) энергии ираст-изомеров описываются той же ф-лой, что и энергия вращения деформированного ядра:

1119919-310.jpg

Так, для деформированного ядра 152Dy1119919-311.jpg=71 МэВ-1, а для сферич. 154Er1119919-312.jpg=70 МэВ-1 (рис. 3). Однако приближенная зависимость (6) связана не с вращением ядра, а со свойством системы фермионов.

Измерение квадрупольных моментов и гиромагн. отношений ираст-изомеров позволяет установить их многочастичную конфигурацию. Квадрупольный момент, растущий с увеличением I, отвечает параметру деформации 1119919-313.jpg= 0,1-0,2 (см. Деформированные ядра ).Возможно, что ядро в этом случае имеет сплюснутую форму с осью симметрии в направлении выстраивания угл. момента, к-рая получается в результате выстраивания одночастичных орбит.

1119919-317.jpg

Рис. 3. Ираст-состояния сферического и деформированного ядра. Цифры указывают время жизни уровня.

Mн. ядра имеют ираст-уровни, занимающие промежуточное положение между неколлективными и чисто вращат. состояниями. Пример - ядро 158Er, у к-рого вклад одночастичного движения в ираст-состояние с 1119919-314.jpg =40+ составляет 50%. При больших I и1119919-315.jpg в ираст-области сферических и деформированных ядер не обнаружено изомерных состояний с временами жизни 1119919-316.jpg нс. Это указывает на неаксиальную форму ядра в ираст-состояниях при I>40.

Литература по высокоспиновым состояниям ядер

  1. Павличенков И. M, Аномалии вращательных спектров деформированных атомных ядер, "УФН", 1981, т. 133, с. 193. И M. Павличенков.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

    НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
    Рыцари теории эфира
     19.10.2019 - 18:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
    18.10.2019 - 14:00: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биохимия мозга от проф. С.В. Савельева и не только - Карим_Хайдаров.
    18.10.2019 - 07:39: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
    18.10.2019 - 07:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
    18.10.2019 - 07:26: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
    17.10.2019 - 18:29: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Ядерные эксперименты - Карим_Хайдаров.
    17.10.2019 - 06:07: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
    17.10.2019 - 06:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
    17.10.2019 - 06:01: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
    16.10.2019 - 19:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
    13.10.2019 - 18:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
    13.10.2019 - 08:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
    Bourabai Research Institution home page

    Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution