книги из ГПНТБ / Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак

О Г Л А В Л Е Н И Е

ВВЕДЕНИЕ

7

ГЛАВА I . ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЯДРА

9

§

I . Электростатическое

взаимодействие

9

I .

Монопольное

взаимодействие

I *

Иаомерннй химический

сдвиг (16).

Энергии

связи

электронов

(20).

Влияние монопольного

взаимо­

действия на окорооть

ядерных переходов

(25).

Конверсия

(26).

2.

Квадруполъное взаинодействие

* . .

30

Квадвупольный момент

ядра (30).

Градиент

эяехт -

ричѳокого

ш л я

(32).

§ 2. Магнитное взаимодействие. . .

38

§

3.

Эффективные магнитные ноля на ядрах

41

ГЛАВА П. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕТО­

ДОМ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

48

§ I . Основы теории ЯМР

48

1.

Свободные ядра

. ,

48

2.

Взаимодействующие

ядра

53

3.

Насыщение

;

60

§

2.

Методы наблюдения

НМР

62

1.

Стационарные

методы

62

2,

Нестационарные методы

64

§

3.

Релаксация

65

1.

Ядерная шил-реіеточжая релакоапмя

65

2. Спнн-опиновая рѳлакоацня

70

3. Метод спинового axa

• •

73

§

4.

Ширина и форма линии ЯМР

75

Влияние квадрувольных аффѳвюі на рвлакоаци» а

ширину лшош ЯМР (78). Тонкая структура

ш п ЯМР.

Химический

сдвиг. Найтовокий сдвиг (79).

-

4 -

§ 5. Ядерный квадругольный

рэ зона но

.

82

§

6« Применение

ЯІІР для исследования

сверхтонких

взаимодействий

86

Г1ДВА I . ВЛИЯНИЕ СВЕРХТОНКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА УГЛОВЫЕ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

90

А. Ориентированные ядра

90

С I . Общие характеристики системы ориентироввнных

ядер

90

§

2.

Параметры

ориентации в олучае

зеемановского

расщепления

ядерных

уровней

95

§ 3. Экспериментальные методы ориентирования ядер

. . . . 96

1.

Адиабатическое размагничивание

парамагнитной

соли

9?

2. Ядерное магнитное охлаждение

100

3.

Растворение

3 Н е в

*Не

102

4.

Термометрия

сверхнизких температур

104

5. Статические методы ориентирования ядер

105

6. Динамические методы ориентирования ядер

108

$

4.

Угловое распределение

излучения,

испускаемого

ориентированными ядрами

И З

1. Угловое распределение гамма-излучения

115

Распределение

направлений

(115).

Распределение

поляризаций

^ - и з л у ч е н и я

(119). Влияние пере­

ходов,

предшествующих

-излучению

(124).

2. Угловые распределения заряженных частиц

125

Углоюе

распределение

fi

-электронов

(126).

Угловое

распределение

<х-частиц

(126),

§

5. Применение

методики исследования о ориентирован­

ными ядрами

127

Б. Возмущенные угловые корреляции

130

§

I . Невозыущенные угловые

корреляции

каскадных

ц- -квантов

130

§

2. Возмущенные угловые корреляции во внешних и

сверхтонких

полях

133

нию угловых

корреляций

133

2.

Интегральные

и зависящие o ï

временш дифферен­

циальные

угловые корреляции

«.

134

§ 3.

Факторы

возмущения угловой

корреляции

136

§

4.

Определение

величины

магнитного

взаимодействия

141

§

5.

Определение

величины

статического квадрупольвого

взаимодействия

149

§

6.

Динамические

возмущения угловой

корреляции

154

§

7.

Применение

возмущенных угловых корреляций для

регистрации ЯмР на короткоживущих состояниях ядер

157

ГЛАВА П .

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕТОДОМ

ЭФФЕКТА МЕССБАУЭРА

160

§

I . Исспу екание

и поглощение

у-квантов

ядрами

без потери анергии на отдачу. Ядерная

резо ­

нансная флюоресценция

160

1. Испускание у-квантов ядрами свободных

атомов

160

2.

Испускание

у-квантов к

тамн атомов,

овязанных

в

кристаллической решетке. Эффект Иеосбауэра

163

райках

модели

Дебая

166

§ 2.

Экспериментальные методы

наблюдения эффекта

Ііессбауэра

174

1. Прохождение

у-излучення

-jeраз резонансный

поглотитель

„

177

2.

Форма

линии

резонансного

поглощения

180

3.

Схемы

распаг

некоторых

ыессбѳуэровскиі ядер . . . . . . .

184

4.

Детекторы нособаузровского излучения . . . . . . . . . . . . . . .

186

5. Спектрометры

окороотей

187

6.

Источники и

поглотители

188

- 6 -

§ 3 . Иоолвдованм оввретонкой

мруктуры (

у - ма -

лучвния)

методом эффекта

Мессбауэра

188

1.

Изомерный

одвиг

109

2.

Квадруюльшо раощвплвни

195

3.

Магнитное

расщепление

200

дящее м

овекетонкой отрукіуры

спестірадьиыі_лдний, в которых

е ю взаимодействие было

впервые

обнаружено. В настоящее время

известны

многообразные

аффекты,

обусловленные

сверхтонкими

взаимодействиями не только в оптике, но такие

в редноопект р о ­

ного гамма-излучения, возмущенные угловые корреляции) и

т е р ­

модинамике (ядерный вклад в т е п л о е м к о е * ) .

"Сверхтонкие

взаимодейотвия" - единственная

область,

где

перекрываются две

больше оаііоото ягельные области

физики

-

фи­

зика алѳктронной

структуры вещества • ядерная физика.

В опытах по

сверхтонкому взаимодействию всегда измеряют

или электрического квадруподьного момента, или радиуса

ядра)

на некоторую "электронную величину" (электромагнитного

поля на

ядре и его градиента). Поэтому для получения информации

об о д ­

ном оомнонителѳ необходимо энать другой. Физики-ядерщики

для

Г Л А В А

I

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЯДРА

§

I . Элакт ро статичеокоо

взаимодейотвяа

Рассмотрим электростатическое взаимодейотма ядра о окру­

жающими его

зарядами

( р и о . І . ) .

Я.

т \ Л .

Pia .

I . Электростатическое взаимодействие ядра

с окружавшими

зарядами.

Согласно

классической электродинамике выражение для анергии

электростатического взаимодействия можно записать в

і и д е :

где ^ ( Х р Х ^ Х ^ - ^ п о т н о с т ь

заряда ядра, Ч ^ Х и * » » * ^ '

потен­

*) В дальнейшем

для краткости

все внешние

по отношению к яд­

ру заряды мы будем называть электронами, имея ввиду,что

ионы соседних

атомов тоже

могут давать

свой вклад в ц>в .