Файл: Айзенберг И. Механизмы возбуждения ядра. Электромагнитное и слабое взаимодействия.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 157
Скачиваний: 0
И.АЙЗЕНБЕРГ, В. ГРАЙНЕР
МЕ Х А Н И З М Ы
ВО З Б У Ж Д Е Н И Я
ЯД Р А
ЭЛ Е К Т Р О М А Г Н И Т Н О Е
ИС Л А Б О Е В З А И М О Д Е Й С Т В И Я
П е р е в од с а н г л и й с к о г о к а н д . физ - мат . наук С . П. К а м е р д ж и е в а
УДК 539.144
N U C L E AR THEORY
VOLUME 2
EXCITATION MECHANISMS OF T H E NUCLEUS
ELECTROMAGNETIC AND WEAK INTERACTIONS
Judah |
M. Eisenberg, Professor of Physics. |
|
|
|
|||
University |
of Virginia, Charlottesville, Virginia, |
U. S. A. |
|
||||
Walter Greiner, Professor of Theoretical Physics. |
|
|
|||||
Johann Wolfgang Goethe Universitat, Frankfurt |
am |
Main, Germany |
|||||
NORTH-HOLLAND PUBLISHING |
C O M p I ^ ^ ™ ; ^ " ^ |
\ |
|||||
AMS^RDAM—LONDON |
|
J к а у ч к с - ї ї ^ ' » ? ' ' w . M |
J |
||||
|
|
|
|
ЧИТАЛЬНОГО З Л Л А |
|
||
|
|
б е р г |
И., |
Г р а й н е р |
В. |
Меха- |
|
/ |
низмы возбуждения |
ядра. Электромагнитное |
и сла- |
|
|||
I |
бое |
взаимодействия. Перев. с англ. М., |
Атомиздат, |
|
|||
I |
1973, |
348 с. |
|
|
|
|
|
|
|
Книга является вторым томом трехтомной мо- |
|
||||
1 |
нографии, посвященной современной теории |
струк- |
|
||||
:туры ядра. Авторы исходят из основных принципов теоретической физики, что придает изложению
стройность |
и |
убедительность. |
|
|
|
||||||
В |
данном |
томе |
рассматривается теория |
элек |
|||||||
тромагнитного |
взаимодействия |
ядер — взаимодей |
|||||||||
ствие |
с |
"^-квантами, электронами, ц-мезонами, ку- |
|||||||||
лоновское |
возбуждение — и |
слабое взаимодействие |
|||||||||
в ядрах |
— Р-распад, |
|и-захват. Многие из |
рас |
||||||||
смотренных |
|
вопросов |
плохо отражены |
в |
нашей |
||||||
учебной |
и |
обзорной |
литературе |
(рассеяние |
элек |
||||||
тронов, |
взаимодействие |
с |
ц-мезонами, |
реориента- |
|||||||
ционный эффект). |
|
|
|
|
|
|
|||||
Книга написана на высоком педагогическом |
|||||||||||
уровне. |
Авторы |
не |
только |
обсуждают физический |
|||||||
смысл |
результатов, |
но и довольно подробно |
пока |
||||||||
зывают, |
как |
они получены. |
|
|
|
||||||
Рис. |
53,- |
табл. |
9, |
библиографии — 391 назва |
|||||||
ние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А 0 з 4 ( 0 1 ) - 7 3 18—73 © Атомиздат, 1973 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие авторов к русскому изданию |
|
|
6 |
||||||||||
Предисловие |
переводчика |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|||
Предисловие |
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
Введение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Ч а с т ь |
I . |
ТЕОРИЯ |
И З Л У Ч Е Н И Я |
И Ф О Т О В О З Б У Ж Д Е Н И Е Я Д Е Р |
15 |
||||||||
Г л а в а |
1. |
Фотоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
||
|
|
§ |
1.1. |
Уравнения |
|
Максвелла |
|
|
15 |
||||
|
|
§ |
1.2. |
Взаимодействие электромагнитного поля с заря |
|
||||||||
|
|
|
|
женными частицами и законы сохранения . . . |
22 |
||||||||
|
|
§ |
1.3. |
Плоские |
волны |
|
|
|
|
|
29 |
||
Г л а в а |
2. |
Разложение по |
мультиполям |
|
|
|
33 |
||||||
|
|
§ |
2.1. |
Вращение и операторы углового момента . . . . |
33 |
||||||||
|
|
§ |
2.2. |
Сферические |
тензоры |
|
|
43 |
|||||
|
|
§ 2.3. |
Потенциалы |
и |
поля |
мультиполей |
|
48 |
|||||
|
|
§ 2.4. |
Разложение |
|
по |
мультиполям для фотонов . . . |
55 |
||||||
Г л а в а |
3. |
Вторичное квантование |
электромагнитного |
поля . . . |
59 |
||||||||
|
|
§ 3.1. |
Лагранжианы и гамильтонианы для электромаг |
|
|||||||||
|
|
|
|
нетизма |
|
|
|
|
|
|
|
|
59 |
|
|
§ 3.2. |
Вторичное |
|
квантование: |
представление чисел |
|
||||||
|
|
|
|
заполнения |
|
|
|
|
|
|
|
77 |
|
|
|
§ |
3.3. |
Энергия |
электромагнитного |
взаимодействия . . . |
83 |
||||||
Г л а в а |
4. |
Взаимодействие |
излучения |
с веществом |
|
87 |
|||||||
|
|
§ 4.1. |
Разложение по мультиполям и теорема Зигерта |
90 |
|||||||||
|
|
§ 4.2. |
Эффективные заряды для электрических переходов |
94 |
|||||||||
|
|
§•4.3. |
Правила |
отбора |
по |
изоспину |
|
101 |
|||||
|
|
§ 4.4. Общие свойства |
электромагнитных |
переходов в |
|
||||||||
|
|
|
|
длинноволновом |
приближении |
|
107 |
||||||
|
|
§ |
4.5. |
Рассеяние |
фотонов; |
эффект |
Рамана |
|
112 |
||||
|
|
§ 4.6. |
Фотоядерный гигантский резонанс и правила сумм |
123 |
|||||||||
|
|
§ 4.7. |
Поглощение фотонов большой энергии и квази- |
|
|||||||||
|
|
|
|
дейтронный |
механизм |
•.; |
132 |
||||||
|
|
jj 4.8. |
Пример: фотопоглощение в 4 Не |
|
134 |
||||||||
Ч а с т ь |
П . |
Э Л Е К Т Р О В О З Б У Ж Д Е Н И Е |
Я Д Е Р |
|
|
|
|
„ |
, |
141 |
|||||||||
Г л а в а |
5. |
Общие |
свойства |
рассеяния электронов |
|
|
- |
141 |
|||||||||||
|
|
§ |
|
5.1. |
Взаимодействие |
электрона |
с ядром |
|
|
144 |
|||||||||
|
|
§ 5.2. |
Разложение |
по мультиполям |
для |
взаимодейству |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
ющих |
зарядов |
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
||||
|
|
§ |
5.3. |
Результаты борцовского приближения с плоскими |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
волнами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
153 |
||
|
|
§ |
5.4. |
Сравнение процессов электрорасщепления и фото |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
расщепления |
ядра |
|
|
|
|
|
|
|
164 |
|||||
|
|
§ |
5.5. |
Упругое |
рассеяние |
|
|
|
|
|
|
|
166 |
||||||
|
|
§ |
5.6. |
Выход за рамки борцовского приближения с пло |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
скими |
волнами |
|
|
|
|
|
|
|
|
174 |
||||
|
|
§ |
5.7. |
Радиационные поправки для рассеяния электронов |
185 |
||||||||||||||
Г л а в а |
6. |
Информация |
о |
структуре |
ядра, получаемая |
из |
анализа |
|
|||||||||||
|
|
электровозбуждения |
ядер |
|
|
|
|
|
|
|
190 |
||||||||
|
|
§ 6.1. |
Оператор электровозбуждения в ядерном про |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
странстве: |
преобразование |
Фолди—Вутхайзена |
190 |
|||||||||||
|
|
§ |
6.2. |
Правила сумм для рассеяния электронов . . . |
199 |
||||||||||||||
|
|
§ 6.3. |
Модель |
Хелма |
|
|
|
|
|
|
|
|
204 |
||||||
|
|
§ |
6.4. |
Пример: |
рассеяние |
электронов на 4 Н е . . . . |
207 |
||||||||||||
Г л а в а |
7. |
Кулоновское |
возбуждение |
|
|
|
|
|
|
|
212 |
||||||||
|
|
§ 7 . 1 . |
Полуклассическое |
рассмотрение |
кулоновского |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
возбуждения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
213 |
||||
|
|
§ 7.2. |
Квантовомеханическое |
|
рассмотрение |
кулонов |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
ского |
возбуждения |
|
|
|
|
|
|
|
225 |
|||||
|
|
§ 7.3. |
Многократное |
кулоновское |
возбуждение |
и ре- |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
орнентациониые |
эффекты |
|
|
|
|
232 |
||||||||
Г л а в а |
8. |
Мюонные атомы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
238 |
||||||
|
|
§ 8.1. |
Сферическое |
|
распределение |
статического |
заряда |
239 |
|||||||||||
|
|
§ 8.2. Эффекты сверхтонкой структуры |
|
|
|
247 |
|||||||||||||
|
|
§ |
|
8.3. |
Пионные |
атомы |
|
|
|
|
|
|
• |
|
257 |
||||
Ч а с т ь |
I I I . |
|
ЛАБОЕ |
В З А И М О Д Е Й С Т В И Е |
В Я Д Р А Х ] |
|
|
|
260 |
||||||||||
Г л а в а |
9. |
Универсальное взаимодействи |
|
Ферми и бета-распад ядер |
260 |
||||||||||||||
|
|
§ 9.1. |
|
Гамильтониан |
слабого |
взаимодействия . . . . |
260 |
||||||||||||
|
|
§ |
9.2. |
|
Нерелятивистский предел в пространстве ну |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
клонов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
270 |
||
|
|
§ 9.3. |
Разложение |
|
по |
мультиполям |
|
|
|
273 |
|||||||||
|
|
§ |
9.4. |
Бета-распад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
275 |
|||||
|
|
§ 9.5. |
|
Гипотеза сохранения |
векторного |
тока |
|
286 |
|||||||||||
Г л а в а |
10. |
|
Захват |
мюонов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
292 |
|||||
|
|
|
§ |
10.1. |
Вероятность |
захвата |
'. |
|
|
|
|
293- |
|||||||
|
|
|
§ |
10.2. |
Гипотеза |
частично сохраняющегося |
аксиально- |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
векторного |
тока |
|
|
|
|
|
|
|
302 |
||||
|
|
§ |
10.3. |
Связь радиационного |
поглощения пионов с за |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
хватом |
мюонов |
|
|
|
|
|
|
|
307 |
||||
П р и л о ж е н и е |
А. Квантовая теория углового момента |
|
312 |
||||||||||||||||
|
|
|
§ ПАЛ. Операторы углового момента |
|
|
|
312 |
||||||||||||
|
|
|
§ ПА.2. Сложение |
угловых |
|
моментов. |
Коэффициенты |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Клебша—Гордана |
и |
3/-символы . . . . . . |
314 |
||||||||||
§ |
ПА.З. Сложение |
трех угловых |
моментов, коэффици |
|
||||
|
енты Рака |
и б/'-символы |
|
|
319 |
|||
§ ПА.4. Сложение |
Четырех |
УГЛОВЫХ МОМеНТОВ, 9/-СИМ- |
|
|||||
|
волы |
|
|
|
|
|
|
321 |
§ ПА.5. Тензорные |
операторы |
и |
теорема Вигнера — |
|
||||
|
Эккарта |
|
|
|
|
|
|
322 |
§ ПА.6. Обращение времени в теории угловых моментов |
324 |
|||||||
П р и л о ж е н и е |
Б. Теория |
Дирака . . |
|
|
|
326 |
||
§ ПБ.1. Уравнение |
Дирака |
и его |
трансформационные |
|
||||
|
свойства |
|
|
|
|
|
|
326 |
§ ПБ.2. Решение |
уравнения |
Дирака в виде |
плоских |
|
||||
|
волн |
|
|
|
|
|
|
330 |
§ ПБ.З. Уравнение |
Дирака |
для |
центрального |
потен |
|
|||
|
циала |
|
|
|
|
|
|
333 |
П р и л о ж е н и е В. Матрицы |
плотности |
|
|
|
|
335 |
||
§ ПВ.1. Определение и общие |
свойства |
|
335 |
|||||
§ ПВ.2. Поляризационная матрица плотности |
. . . . |
335 |
||||||
Литература |
|
|
|
|
|
|
|
337 |
Дополнительная |
литература |
|
|
|
|
|
|
346 |
П Р Е Д И С Л О В И Е А В Т О Р О В К Р У С С К О М У И З Д А Н И Ю
Выход в свет русского издания нашей книги, посвященной тео рии ядра, — большая радость для нас. Мы надеемся, что книга будет полезна студентам и специалистам различных профилей.
В прошлом в России, а впоследствии в Советском Союзе был достигнут высокий уровень работ в области атомной и ядерной физики. Этот уровень сохраняется и в настоящее время.
Мы будем также очень рады, если перевод этой книги поможет
дальнейшему |
развитию международных |
связей |
и сотрудничества |
|
в деле решения увлекательных проблем |
физики |
ядра. |
|
|
Шарлоттесвнлле, Виргиния |
|
И. М. |
АЙЗЕНБЕРГ |
|
Франкфурт на |
Майне |
|
ВАЛЬТЕР |
ГРАЙНЕР |
Сентябрь 1972 |
г. |
|
|
|
П Р Е Д И С Л О В И Е П Е Р Е В О Д Ч И К А
Изучение взаимодействия ядер с полями, слабыми по сравнению •с полями, которые действуют между нуклонами, является важней шим методом изучения ядерных свойств. Слабость поля «пробных» частиц позволяет рассматривать все процессы в рамках теории возмущений по взаимодействию ядер с такими полями. При прочих равных условиях это, как правило, значительно увеличивает на дежность получаемых результатов и обеспечивает относительную простоту их интерпретации по сравнению с результатами, которые получаются с помощью частиц, сильно взаимодействующих с ядром.
О популярности указанного метода изучения ядер свидетельствует,
вчастности, непрерывное строительство и совершенствование со ответствующих экспериментальных установок. Объем накопленной информации в этой области огромен и продолжает быстро расти.
Книга Айзенберга и Грайнера посвящена рассмотрению теории взаимодействия ядер с электромагнитными полями и теории слабого взаимодействия в ядрах. Она является вторым томом трехтомной монографии авторов «Теория ядра». Авторы — известные физики, активно работающие в области теоретической ядерной физики, в ча стности в области приложения формализма, описанного во втором томе. Монография написана для читателей, изучивших обычный одногодичный курс квантовой механики и общий курс ядерной
физики. Авторы |
поставили |
перед собой благородную цель — дать |
||
•систематическое |
изложение |
современной |
теории ядра |
исходя,, |
по возможности, |
из основных принципов |
теоретической |
физики. |
|
В этом смысле они делают все, чтобы теория ядра не выглядела «набором кулинарных рецептов».
В книге с большим педагогическим мастерством изложен не тленный формализм, который необходим для понимания физических процессов в ядрах, активно исследуемых и теоретиками и экспери ментаторами. Значительное внимание в ней также уделяется и фи зической стороне рассматриваемых вопросов. В литературе на рус ском языке до настоящего времени отсутствовали не только книги, но и достаточно подробные и доступные обзоры по таким важнейшим вопросам, как взаимодействие ядер с электронами и
