Файл: Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
- |
195 |
- |
|
|
|
|
|
|
следованиях |
отруктуры |
химической |
с в я з и . |
(Здесь следует |
отме |
||||||||||
тить, как |
важный пример,исследования |
деталей кислородного |
о б |
||||||||||||
мена в живых организмах, осуществляемого с помощью гемогло |
|||||||||||||||
бина |
- б е л к а , |
активным центром в |
молекуле |
которого является |
|||||||||||
ион |
Fe |
) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Очень важную роль в теории структуры ядра должны также |
||||||||||||||
оыграть получаемые |
сведения |
о S R / R |
, |
хотн на данном |
этапе |
||||||||||
существующие |
модели |
ядре |
не |
могут, по-вѵ.димому, правильно |
|||||||||||
прѳдоказать |
не |
только |
его |
величину, |
но |
и знак . |
|
|
|
||||||
|
|
2, jBafljynojibHoe _ра_сщепление |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Другим типом электростатического взаимодействия ядра с |
||||||||||||||
электронами, |
которое |
может изучаться |
методом эффекта |
Мессба- |
|||||||||||
уэра, является |
электрическое |
квадрупольное |
взаимодействие. |
||||||||||||
В отличг.е |
от |
монопольного |
взаимодействия, |
пі вводящего |
к |
|
и з о |
||||||||
мерному сдвигу, квадрупольное взаимодействие приводит к |
|
р а с |
|||||||||||||
щепление |
уровней и |
появлению |
в спектрах |
мѳссбауэровского |
пог |
лощения или рассеяния нультиплетов сверхтонкой структуры. В
зависимости от величины проекции спина ядра на главную ось
тензора ГЭП ядро получает приращение |
энергии (в |
предположе |
|||||||
нии |
• |
О ) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e o Q |
. |
|
|
|
|
|
где |
«^, - |
главная |
компонента |
ГЭП, <J,« - ~ |
, я ѵ |
= |
I , I |
- f , . . . , - I . |
|
|
Спектр |
резонансного поглощения |
у -лучей без отдачи |
||||||
при наличии квадрупольного взаимодействия определяется спи |
|||||||||
нами |
основного I j |
и возбужденного |
1 е |
состояний ядра |
|||||
(число подуровней), |
иультипольностью |
у -перехода |
L |
(пра - |
|
|
|
|
|
|
- |
196 - |
|
|
|
|
|
|
|
вила |
отбора |
по |
&т |
) |
и угловыми |
распределениями |
компонент |
|||||||
О |
|
|
( 0 ) |
, |
где |
Ѳ |
- |
угол между направлением |
тг - кваи - |
|||||
та и |
осью II) П. |
Правило |
отбора |
по |
Л С - |
( Д т < L |
) разрешает |
|||||||
ft |
-переходы только между |
подсостоннинми |
возбужденного в о с |
|||||||||||
новного |
состояний |
ядра, |
отличающиеся по |
\т\ |
|
на |
0 , 1 . , , . . L . |
|||||||
|
Для |
широко |
использующихся |
в |
экспериментах |
по |
эффекту |
|||||||
иѳосбауэрн |
ядер |
5 ' f i e |
и |
S u |
Ту Ж 1/2 |
и |
І е |
» |
3/2 . |
Для |
||||
них |
наблюдается |
наиболее простая - дублетная картина |
квадру - |
|||||||||||
польного |
расщепления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
V i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
0 |
|
|
|
|
|
Рис. |
55. Квадрупольное |
расщепление |
уровней |
|
|
|
||||||
|
|
|
і в |
- |
ъ/г |
* |
і } |
ш 1/2. |
|
|
|
|
|
На |
рисунке |
Д |
|
£ e ( | m | - |
* / » ) - £ „ ( М • ' / * ) - |
|
^ |
|
|||||
энергия |
квадрупольного |
расщепления. |
Буквами |
Ä |
и |
6 |
о б о з |
||||||
начены |
компоненты |
3/2, |
3/2 |
— |
1/2, |
1/2 |
и 3/2, |
1/2 |
— |
1,2, |
|||
1,2, |
соответственно . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Интенсивности |
компонент |
такого |
квадрупольного |
дублета |
||||||||
|
и |
|
определяются вероятность* аффекта |
неосбауэра |
f |
||||||||
и угловыми |
распределениями |
3 |
|
|
(Ѳ) |
|
|
|
|
Для |
дипольного излучения при аксиально-симметричном ГЭП мож |
но |
п о к а з а т ь , что |
- IP? -
5 - 3 Cot*©
Следовательно, для монокриоталличѳокого источника
J T - |
f*' [з/*Ь |
* Со.л9)] |
JFn(v)dv, |
|
||
|
|
|
|
.00 |
|
|
|
|
|
|
—«О |
|
|
/ ä |
V |
C o n s t |
г- /_а |
Соп. s t |
||
формы линий |
Я- - |
и |
€Г |
-переходов |
в скоростном спектре . |
|
Поскольку ] |
F.(v)dv |
ш JF(v)<Jv |
, то отношение |
|||
интенсивноотей |
ЗЕ - и |
б |
-компонент в спектре |
монокристал- |
||
личѳокого источника равно: |
|
|
|
|||
|
JK |
|
3(i+Cos'G) |
|
|
|
|
J e |
5 - |
SCos ' e |
|
|
При |
uoпускании |
|
- квантов |
вдоль |
оси |
z |
, т . е . главной |
оои |
кристалла |
( Ѳ |
= 0 ) , |
|
|
|
|
|
Ш . з , , . |
|
|
|
- 3 : 5 . |
||
Таким образом, |
намеряя величину Э% |
/ |
'в функции угла |
||||
в монокристалле, можно установить, |
какая |
из ЛИНИЙ спектра |
|||||
соответствует |
% - |
, а какая |
б - |
переходам, т . е . знак |
|||
конотанты квадрупольного взаимодействия. |
|
|
|||||
|
Во многих |
с; / ч а я х по известным |
структурам молекулы и |
|
|
|
|
|
- |
198 - |
|
|
|
кристалла |
может |
быть |
установлен |
знак |
ГЭП, и из измерений о |
||||
монокристаллом |
может |
быть установлен |
знак квадрупольного мо |
||||||
мента ядра, характеризующий |
знак |
егс деформации соглаоно |
|||||||
формуле ( 26 ) • |
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
Ѳ < 0 |
, |
S <• 0 |
- сплюснутый эллипсоид |
вращения. |
||||
|
|
0 > 0 |
, |
S > О |
- вытянутый эллипсоид вращения. |
||||
При |
работе |
о поликристалличѳокиыи источниками |
и поглоти |
||||||
телями |
угловые |
распределения |
для компонент следует |
усреднить |
|||||
по воем |
направлениям |
ориентации |
микрокриоталлов: |
|
|
Г |
* |
|
Ш , - m/ |
JТ tne -. m * |
/ |
mt~ m., ' |
* |
3 |
о |
• 3 |
Такое усреднение (в предположении, что » Const , т . е . не завиоит от Ѳ ) для нашего случая I =1/2, І е "=3/2, как легко убѳ дитьоя, приводит к ревенотву интѳнсивноотей обеих компонент:
|
|
|
|
1 . |
|
|
|
Таким образом, |
измерение спектра |
поглощения |
изотропного |
||||
( 4 « Const ) |
поликристалличеокого образца не позволяет оп |
||||||
ределить |
знак |
константы квадрупольного |
взаимодействия. |
||||
На |
р и с |
56 |
показан опектр |
поглощения |
V - к в а н т о в |
||
14,4 кэв |
Fe в соединении |
NotFe(CN)sNO-2HtO |
|||||
(нитропруосид |
Na |
) . Квадрупольное |
расщепление в этом |
веществе измерено о высокой точностью:
- 199 -
N
Рио. 56. Мессбауэровский |
спектр поглощения |
|||||
j-квантов |
І4, ч кав |
' Т е в |
нитро- |
|||
пруссидѳ натрия |
(ыаі£Ре(Сы)%NO]-2H,0). |
|||||
Д Ѵ ш 1,7048 + 0,0025 мм/сек |
(при 23 + І°С) , |
|||||
повтону оно одухит |
стандартон |
для определений |
изомерных сдви |
|||
гов и квадрупольных |
расщеплений в других |
соединениях. |
||||
Для т о г о , чтобы |
иа намеренной |
в опытах no |
у - р е з о н а н |
су константы квадрупольюго взаимодействия определить квадру -
оольный |
ыоыѳнт |
ядра, нѳобходиш |
знать все параметры |
ГЭП: его |
|
величину, знак |
и асимметрию. Точный их расчет |
даже |
при и з |
||
вестных |
структурах молекулы и кристалла связан |
с решением |
|||
вадачи |
многих |
тел . Приближенные |
же решения, основанные на |
упрощающих предположениях, дают только весьма грубые оценки.
Столь |
же неточным будет и основанное на этих оценках |
опреде |
|||
ление |
Q |
. С гораадо большей точностью может быть |
опреде |
||
лено |
отношений квадрупольных моментов |
ядра в ооновном и |
в о з |
||
бужденном |
состояниях (если 1 ^ , 1 . > 1/2 |
) или отношение |
квад |
рупольных моментов двух изотопов одного и того же алемента,
если |
на обоих этих |
изотопах можно наблюдать эффект Мессбауа- |
|
р а . |
Тогда, если один иа квадрупольных моментов хорошо |
и з в е с |
|
тен |
иа независимых |
данных, другой может быть определен |
о т а - |