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  

Деформированные ядра

Деформированные ядра - атомные ядра, форма к-рых в основном состоянии отличается от сферической. Они имеют аномально большие электрич. квадрупольные моменты Q - в 30 раз больше предсказываемых одночастичной оболочечной моделью ядра. Д. я. были открыты в 1949 в результате измерения Q. Доказательством их существования являются спектры возбуждённых состояний Д. я., образующие систему вращат. полос (см. Вращательное движение ядра).

На каждом состоянии Д. я. основана вращат. полоса, уровни к-рой имеют определ. чётность и последовательность угл. моментов I. Для сферич. ядра коллективное вращение (согласно квантовой механике) невозможно. Коллективное вращение и движение нуклонов в Д. я. в нек-ром приближении можно считать независимыми (адиабатич. приближение).

В зависимости от числа нуклонов А (массового числа) существует 5 областей Д. я.: 1) лёгкие ядра с1119930-291.jpg (изотопы Mg и Al); 2) нейтроноизбыточные ядра с 1119930-292.jpg (изотопы Zr, Mo, Ru и Pd); 3) нейтронодефицитные ядра изотопов Xe и Ba с 1119930-293.jpg ; 4) ядра редкоземельных элементов с 1119930-294.jpg ; 5) ядра актинидов с 1119930-295.jpg , включая трансурановые элементы.

Деформация ядер - квантовый эффект, связанный с оболочечной структурой ядра. Конфигурации заполненных оболочек сферически симметричны. Напротив, орбиты частиц, не входящих в заполненные оболочки, анизотропны, что приводит к отклонению формы ядра от сферически симметричной. Все обнаруженные Д. я. имеют форму вытянутых эллипсоидов вращения. Отклонению от аксиальной симметрии препятствуют спинорбитальное взаимодействие нуклонов и парные корреляции нуклонов в ядре (см. ниже). Неаксиальная форма возможна у самых лёгких Д. я. Неск. нуклонов сверх заполненных оболочек в этих ядрах составляют значит. часть всех частиц в ядре, что приводит к наибольшим наблюдаемым деформациям.

Деформация ядер в возбуждённых состояниях менее изучена. Установлено, что величина Q в состояниях, соответствующих вращат. полосе, слабо изменяется с ростом полного угл. момента ядра I до 20. Оболочечные эффекты могут приводить к образованию возбуждённых конфигураций, форма к-рых существенно отличается от равновесной формы ядра в основном состоянии (изомеры формы). Наблюдаются высокоспиновые изомерные состояния сферич. ядер, в к-рых ядро имеет сплюснутую форму (сфероид); пример-деформированные возбуждённые состояния сферич. ядер 16O и 40Ca с заполненными оболочками. В Д. я. 5-й области обнаружены спонтанно делящиеся изомеры формы (см. Деление ядер).

1119930-299.jpg

Рис. 1. Схема связи угловых моментов в медленно вращающемся деформированном ядре: R - угловой момент коллективного вращения,j-суммарный угловой момент нуклонов, I - полный угловой момент.

Электрические квадрупольные моменты и параметры квадрупольной деформации. Большой квадрупольный момент Q у ядер, удалённых от магических ядер, обусловлен когерентным смешиванием нуклонных оболочечных конфигураций. Аксиальное ядро характеризуется внутр. электрич. квадрупольным моментом Q0, т. е. квадрупольным моментом относительно собств. системы координат 1119930-296.jpg , жёстко связанной с ядром (рис. 1). Вращение ядра приводит к усреднению зарядового эксцентриситета. Статич. квадрупольный момент Q ядра определяется как ср. значение этой величины1119930-297.jpgв состоянии с макс. проекцией (M=I)полного угл. момента I ядра на выделенное в пространстве направление z (рис. 1):

1119930-298.jpg


Здесь К - проекция / на ось z', совпадающую с осью симметрии Д. я. Для основного состояния ядра K=I, поэтому:

1119930-300.jpg

Из (2) видно, что в состояниях с I=0 и 1119930-301.jpg , даже если 1119930-302.jpg(согласно квантовой механике, направление оси симметрии ядра в пространстве в этом случае равновероятно). Величина Q определяется из сверхтонкой структуры атомных спектров, a Q0 - из сечений кулоновского возбуждения вращат. состояний или их времён жизни (последние измерения дают величину 1119930-308.jpg, знак Q0 устанавливается по Q; см. Кулоновское возбуждение ядра).

1119930-303.jpg

Рис. 2. Параметры b2, квадрупольной деформации основных состояний ядер с А>150; 1119930-304.jpg - четно-чётные ядра, 1119930-305.jpg - нечётно-протонные ядра,1119930-306.jpg- нечетно-нечётные ядра,1119930-307.jpg- нечётно-нейтронные ядра.


Параметры деформации ядра определяются по величине Q0 и зависят от распределения плотности ядерного вещества. В простейшем случае предполагается, что ядро - равномерно заряженный эллипсоид вращения с полуосями а>b. Плотность распределения нейтронов и протонов постоянна внутри эллипсоида и равна 0 вне его (модель ядра с резким краем). Размер ядра определяется среднеквадратичным радиусом 1119930-309.jpg1119930-310.jpg Ферми, а его форма выражением:

1119930-311.jpg

где 1119930-312.jpg- сферич. функция, b2 наз. параметром квадрупольной деформации:

1119930-313.jpg

При малых деформациях:

1119930-314.jpg

где е - элементарный заряд. Для больших деформаций 1119930-315.jpg в (5) следует заменить на1119930-316.jpg

Для Д. я. 4-й и 5-й групп 1119930-317.jpg~0,2- 0,3 (рис. 2), что согласуется с оценкой 1119930-318.jpg [отношение числа нуклонов вне заполненных оболочек 1119930-319.jpg к А]. Ядра с нечётным А и нечётно-нечётные ядра имеют примерно такую же равновесную деформацию, как и соседние четно-чётные ядра.

Др. определение параметра квадрупольной деформации 1119930-320.jpg:

1119930-321.jpg

Для него Q0 пропорц. 1119930-322.jpg при любой величине деформации. Соотношение между 1119930-323.jpg и 1119930-324.jpg имеет вид:

1119930-325.jpg

Деформации высших порядков. Кроме квадрупольной деформации, играющей гл. роль, Д. я. обладают аксиальными деформациями высш. порядков. Форма ядра, имеющего квадрупольную и гексадекапольную (4-го порядка) деформации, даётся выражением:

1119930-326.jpg

где 1119930-327.jpg - параметр гексадекапольной деформации (рис. 3). С учётом 1119930-328.jpg для ядра с резкой границей описывается ф-лой (5), в к-рой 1119930-329.jpg следует заменить на

1119930-330.jpg

Параметр гексадекапольной деформации 1119930-332.jpg для редкоземельных ядер меньше 0 и в 20-30 раз меньше 1119930-333.jpg.

1119930-331.jpg

Рис. 3. Гексадекапольные деформации основных состояний ядер редкоземельных элементов; вертикальные линии - ошибки измерений.


Структура основных состояний. Д. я. обладают широким спектром коллективных и одночастичных движений, в к-рых проявляются как макроскопич. свойства ядра, так и оболочечные (квантовые) эффекты. Для описания одночастичного движения нуклонов в Д. я. используется несферич. ср. поле, представляющее собой аксиально-симметричный, квадрупольно-деформированный потенциал, учитывающий спин-орбитальное взаимодействие нуклонов. Наиб. распространён т. н. потенциал Нильссона - потенциал анизотропного гармонич. осциллятора. Потенциал Нильссона имеет бесконечную глубину, поэтому он плохо описывает движение нуклонов на границе и вне ядра. Ближе к реальному ср. полю ядра потенциал конечной глубины с размытым краем (потенциал Саксона - Вудса). Для нейтронной и протонной систем потенциалы поля несколько отличны.

Квантовые числа однонуклонного движения определяются симметрией ср. поля. Пространств. чётность 1119930-334.jpg и проекция 1119930-335.jpg полного угл. момента1119930-336.jpgнуклона на ось симметрии ядра 1119930-337.jpg являются интегралами движения. Состояние с данным 1119930-338.jpg двукратно вырождено, т. к. орбиты, отличающиеся только знаком 1119930-339.jpg, инвариантны относительно отражения времени. Следствием аксиальности деформации является равенство 1119930-340.jpg.

Для определения др. квантовых чисел Д. я. важна близость ср. поля ядра к потенциалу гармонич. осциллятора. В анизотропном осцилляторном потенциале движение разделяется на независимые колебания вдоль оси z' (квантовое число nz') и в плоскости, перпендикулярной этой оси 1119931-1.jpg. Вырожденные состояния с одинаковым 1119931-2.jpg можно характеризовать проекцией 1119931-3.jpg орбитального момента нуклона на ось 1119931-4.jpg:

1119931-5.jpg

Однако из-за спин-орбитальной связи ни 1119931-6.jpg, ни проекция спина нуклона на ось 1119931-7.jpg не сохраняются, сохраняется проекция полного угл. момента 1119931-8.jpg.

В реальном ядерном потенциале 1119931-9.jpg, nz или N, nz (1119931-10.jpg наз. гл. осцилляторным квантовым числом) приближённо сохраняются. Существование др. пары приближённых квантовых чисел 1119931-11.jpg не зависит от конкретного вида потенциала и является следствием аксиальной симметрии ядра (в несферич. потенциале состояния с различными 1119931-12.jpg, связанные спин-орбитальным взаимодействием, различаются по энергии и поэтому слабо смешиваются). Четыре приближённых квантовых числа 1119931-13.jpg полностью характеризуют состояние нуклона в ср. поле ядра. Для квантовых чисел однонуклонного движения принята запись:

1119931-14.jpg

причём1119931-15.jpg.

В основном состоянии четно-чётных Д. я. уровни ср. поля нейтронов или протонов заполняются нуклонами попарно 1119931-16.jpg . Такое "выстраивание" орбитального движения нуклонов приводит к нулевой суммарной проекции угл. момента ядра / на ось симметрии z':

1119931-17.jpg.

Последняя заполненная орбита в нейтронных или протонных конфигурациях наз. энергией 1119931-18.jpg или поверхностью Ферми (энергия Ферми нейтронов 1119931-19.jpg , протонов 1119931-20.jpg). У Д. я. с нечётным числом нуклонов все низшие орбиты попарно заполнены, а нечётный нуклон занимает низший свободный уровень. Поэтому К и 1119931-21.jpg основного состояния нечётного ядра совпадают с 1119931-22.jpg орбиты нечётного нуклона. У нечётно-нечётных Д. я. нечётный нейтрон и протон находятся на двух разл. орбитах, если число нейтронов и протонов различно. Все низшие орбиты нейтронов и протонов попарно заполнены. В основном состоянии нейтрон и протон должны находиться в триплетном спиновом состоянии: 1119931-23.jpg (правило Галлахера - Mошневского), поэтому 1119931-24.jpg.

Возбуждённые состояния Д. я. Парные корреляции нуклонов. Возбуждённые состояния ядер образуются при переходе частиц из заполненных уровней на свободные. Незаполненные орбиты под уровнем Ферми образуют "дырочные" состояния, а заполненные над уровнем Ферми - "частичные". Возбуждённые состояния определяются гл. обр. т. н. остаточным взаимодействием между нуклонами, в частности взаимодействием, переводящим пару нуклонов одного сорта из состояния 1119931-25.jpg в состояние 1119931-26.jpg , где 1119931-27.jpg - совокупности квантовых чисел (10), а 1119931-28.jpg - сопряжённые по времени состояния с проекцией момента -1119931-29.jpg. Это взаимодействие приводит к парным корреляциям сверхпроводящего типа, к-рые в Д. я. характеризуются сильным конфигурационным смешиванием уровней 1119931-30.jpg и1119931-31.jpg находящихся в интервале энергий порядка энергии корреляции пары1119931-32.jpg по обе стороны от поверхности Ферми.

Парные корреляции в Д. я. существуют независимо в протонной и нейтронной системах (нейтрон - протонное спаривание не играет роли). Пара образована нуклонами с противоположным знаком 1119931-33.jpg. Число коррелированных пар 1119931-34.jpg , где 1119931-35.jpg- плотность одночастичных уровней у поверхности Ферми. Энергия корреляции 1119931-36.jpg для протонов несколько больше, чем для нейтронов. В среднем для четно-чётных Д. я. редкоземельных элементов 1119931-37.jpg=0,8 МэВ, 1119931-38.jpg=0,9 МэВ; для актинидов - 1119931-39.jpg=0,7 МэВ, 1119931-40.jpg=0,8 МэВ.

Несмотря на сильное конфигурационное смешивание, одночастичное движение нуклонов сохраняет характерные черты, в частности сохраняются К и1119931-41.jpg основных состояний ядер. Однако в результате когерентного взаимодействия, в к-ром участвуют 1119931-42.jpg частиц вблизи поверхности Ферми, в ядре возникают элементарные возбуждения, наз. квазичастицами .Квазичастица представляет собой суперпозицию частицы и дырки. Основным состоянием четно-чётного ядра является вакуум квазичастиц, а возбуждённые ядра содержат чётное число квазичастиц. В этих ядрах нет квазичастичных возбуждений с энергией 1119931-43.jpg<1,5-2,0 МэВ, т. к. мин. энергия двухквазичастичного возбуждения, связанного с разрывом пары, равна1119931-44.jpg. Энергетич. щель в спектре возбуждённых состояний четно-чётных Д. я.- характерный признак парных корреляций сверхпроводящего типа.

В основном состоянии нечётных Д. я. неспаренный нуклон занимает уровни, ближайшие к поверхности Ферми, уменьшая тем самым объём фазового пространства для взаимодействия остальных нуклонов того же сорта. Этот т. н. эффект блокировки уменьшает 1119931-45.jpg приблизительно на 10-20% по сравнению с чётными Д. я. Возбуждённые уровни нечётных Д. я. с энергией 1119931-46.jpg<0,5 МэВ - одноквазичастичные состояния нечётного нуклона. Плотность уровней в этом интервале энергий примерно вдвое превышает плотность одночастичных состояний ср. поля ядра, что объясняется характерным спектром одноквазичастичных возбуждений:

1119931-47.jpg

где 1119931-48.jpg- энергия нуклона в ср. поле в состоянии с квантовыми числами 1119931-49.jpg. При 1119931-50.jpg1,5-2,0 МэВ плотность уровней сильно возрастает из-за появления трёхквазичастичных возбуждений. В интервале1119931-51.jpg МэВ плотность возбуждённых уровней также больше одно-квазичастичной из-за состояний, представляющих собой суперпозицию одноквазичастичных возбуждений с колебательными (см. Колебательные возбуждения ядер).

Магнитный момент Д. я. обусловлен вращением ядра как целого и внутр. движением нуклонов. Его можно представить в виде:

1119931-52.jpg

Здесь 1119931-53.jpg - ядерный магнетон (M - масса нуклона), gR - коллективное гиромагнитное отношение, gk - внутр. g-фактор, 1119931-54.jpg- вращат. момент ядра (рис. 1). В состояниях вращат. полосы с K=0 четно-чётных Д. я. магн. момент определяется только коллективным вращением:

1119931-55.jpg

В полосах четно-чётных ядер с 1119931-56.jpg и нечётных с 1119931-57.jpg1119931-58.jpg:

1119931-59.jpg

Магн. момент состояний нечётных ядер с 1119931-60.jpg зависит также от т. н. магн. параметра развязывания, к-рый определяется внутр. структурой ядра.

Коллективное гиромагн. отношение gR определяется относит. вкладом протонов во вращат. движение ядра. Оно равно отношению момента инерции протонов JP к полному моменту инерции ядра 1119931-61.jpg :

1119931-62.jpg

Величина gR в ср. на 20% меньше значения Z/A, получающегося для равномерно заряженного вращающегося твёрдого ядра. В нечётном ядре нечётный нуклон увеличивает либо JP для нечётно-протонных ядер, либо Jп для нечётно-нейтронных и коллективный g-фактор первых больше, а вторых меньше, чем gR для соседних четно-чётных ядер. По абс. величине эта четно-нечётная разность коллективных гиромагнитных отношений 1119931-63.jpg 30%.

Литература по деформированным ядрам

  1. Рейнуотер Д ж., Как возникла модель сфероидальных ядер, пер. с англ., "УФН", 1976, т. 120, с. 529;
  2. Бор О., Моттельсон Б., Структура атомного ядра, пер. с англ., т. 2, M., 1977, гл. 4,5.

И. M. Павличенков.

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

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 12.08.2020 - 21:59: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:56: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от схиигумена Сергия (Николая Романова) - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:52: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 16:56: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 13:54: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 13:11: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 06:45: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 06:44: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Аркадия Мелконяна - Карим_Хайдаров.
10.08.2020 - 13:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> ОБРАЩЕНИЕ к учёным и работникам просвещения - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 18:30: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 18:29: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution