Главная Обратная связь

Дисциплины:






Изоспин ядер и нуклонов



Как основное, так и возбужденные состояния ядер - помимо рассмотренных выше энергии, спина и четности – характеризуются квантовыми числами, которые называются изоспином и проекцией изоспина. (В литературе эти квантовые числа обозначаются обычно либо символами T и Tz, либо I и Iz ).
Введение этих квантовых чисел связано с тем фактом, что ядерные силы инвариантны относительно замены протонов на нейтроны. Это особенно ярко проявляется в спектрах т.н. ”зеркальных” ядер, т.е. ядер–изобар, у которых число протонов одного равно числу нейтронов другого. Для всех известных пар таких ядер имеет место подобие спектров низших возбужденных состояний: спины и четности низших состояний одинаковы, а энергии возбуждения близки.
С точки зрения теории изоспина, нейтрон и протон являются одной и той же частицей – нуклоном с изоспином I = 1/2 – в двух разных состояниях, различающихся проекцией изоспина на выделенную ось (Iz= I3) в пространстве изоспина. Таких проекций для момента I = 1/2 может быть только две: Iz = +1/2 (протон) и Iz = –1/2 (нейтрон). Квантовая теория изоспина построена по аналогии с теорией спина. Однако пространство изоспина не совпадает с обычным координатным пространством.

Система Z протонов и N нейтронов – ядро - имеет проекцию изоспина

Iz(A,Z) = Z.(+1/2) + N.(-1/2) = (Z - N)/2. (1.18)

Изоспин системы нуклонов является векторной суммой изоспинов составляющих:

. (1.19)

Ядерные (т.е. сильные) взаимодействия не зависят от проекции изоспина, или, точнее, сильные взаимодействия инвариантны относительно вращений в изоспиновом пространстве.
Однако от величины изоспина ядерные силы зависят! Низшим по энергии состояниям системы нуклонов, т.е. основным состоянием ядра, является состояние с возможным низшим значением изоспина, которое равно

I0 = |Iz| = |(Z - N)/2|. (1.20)

Возбужденные состояния ядер могут иметь более высокие значения изоспина, но с той же проекцией.
Таким образом, характеристиками уровней данного ядра являются энергия, спин состояния, четность состояния и изоспин. Обычно три последних квантовых числа указываются как JP,I.

Спектры ядер

Рис. 1.3. Спектр ядра 12С. Заштрихована область непрерывного спектра.

На схемах спектров ядер указывают энергии уровней ядра в МэВ или в кэВ, а также спин и четность состояний. На современных схемах указывают также изоспин состояний. (Поскольку на схемах спектров даны энергии возбуждения уровней, энергия основного состояния принимается за начало отсчета). В области энергий возбуждения E < Eотд – т.е. при энергиях, меньших, чем энергия отделения нуклона, спектры ядер – дискретные. Это означает, что ширины спектральных уровней меньше расстояния между уровнями Г < E.
Спонтанные переходы ядер из более высоких возбужденных состояний дискретного спектра ядра в более низкие ( в том числе в основное состояние) реализуются, как правило, путем излучения гамма-квантов, т.е. за счет электромагнитных взаимодействий. В области больших энергий возбуждения, когда E > Eотд, ширины уровней возбужденного ядра резко возрастают. Дело в том, что в отделении нуклона от ядра главную роль играют ядерные силы- т.е. сильные взаимодействия. Вероятность сильных взаимодействий на порядки выше вероятности электромагнитных, поэтому ширины распада по сильным взаимодействиям велики и уровни ядерных спектров в области E > Eотд перекрываются – спектр ядра становится непрерывным. Главным механизмом распада высоковозбужденных состояний с этой области энергий является испускание нуклонов и кластеров (альфа-частиц и дейтронов). Излучение гамма-квантов в этой области высоких энергий возбуждения E > Eотд происходит с меньшей вероятностью, чем испускание нуклонов. Возбужденное ядро имеет, как правило, несколько путей, или каналов, распада. На рис. 1.3 показан спектр ядра 12С. Спектр выше 16 МэВ – непрерывный.







sdamzavas.net - 2018 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...