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  

Сверхтекучесть атомных ядер

Сверхтекучесть атомных ядер - коррелированное движение нейтронов и протонов в средних и тяжёлых ядрах, аналогичное движению электронов в сверхпроводниках. Идея С. а. я. была выдвинута в 1958 О. Бором, Б. Моттельсоном и Д. Пайнсом [1] под влиянием теории сверхпроводимости электронов в металлах. В металлах притяжение между находящимися вблизи поверхности Ферми электронами, обусловленное обменом фононами, может приводить к образованию связанных состояний квазичастиц - куперовских пар. При низкой температуре эти пары образуют бозе-конденсат (см. Бозе-Эйнштейна конденсация ),сверхтекучесть к-рого и приводит к сверхпроводимости металла. Энергия связи пары А играет роль параметра порядка для фазового перехода из нормальной фазы металла в сверхпроводящую. Она определяет и энергетич. щель в одночастичном спектре сверхпроводника. Так. в нормальном проводнике спектр имеет вид8024-40.jpg , где р - импульс квазичастицы, рр - ферми-импульс, те - эффективная масса электрона; в сверхпроводнике:
8024-41.jpg

Притяжение между тождеств. нуклонами в синглетном (спин S = 0)s-волновом состоянии приводит к аналогичному эффекту в атомных ядрах (см. Сверхтекучая модель ядра). Однако при этом оказывается, что размер формально введённой куперовской пары порядка или даже больше размера ядра (8024-42.jpg фм, т. к. в средних и тяжёлых ядрах8024-43.jpg ~ 1 МэВ). Поэтому реально связанное состояние пары нуклонов в ядре не образуется и можно говорить только о парных корреляциях протонов и нейтронов в средних и тяжёлых ядрах. Тем не менее многие качеств. эффекты сверхтекучести в атомных ядрах проявляются. Как и в случае электронов в сверхпроводнике, изменяется одночастичный спектр нуклонов. Если в несверхтекучем ядре он определяется одночастичными энергиями нуклонов8024-44.jpg в среднем поле ядра (см. Оболочечная модель ядра), то при учёте корреляции энергии частичных и дырочных возбуждений вблизи поверхности Ферми нейтронов и протонов даются выражением:
8024-45.jpg

где8024-46.jpg- химический потенциал протонов или нейтронов в ядре (рис. 1).

В тех случаях, когда просвет между уровнями энергии ядра заметно превышает8024-47.jpg , эффекты сверхтекучести несущественны. Именно такая ситуация осуществляется в магических ядрах, к-рые являются несверхтекучими. Однако при добавлении всего неск. нуклонов сверхтекучесть возникает. В полумагич. ядрах сверхтекучесть существует только для нуклонов с немагич. числом.

Др. эффект С. а. я.- кардинальное изменение чисел заполнения частиц вблизи поверхности Ферми. В идеальном ферми-газе распределение частиц по импульсам п(р)имеет вид единичной «ступеньки»:8024-48.jpg (р - -рF)(см. Ферми-распределение ).В нормальной фермижидкости взаимодействие между частицами лишь уменьшает величину ступеньки п(р), но сам факт существования скачка остаётся в силе, т. е. распределение квазичастиц по-прежнему имеет вид единичной ступеньки. Сверхтекучесть размывает эту ступеньку на интервал8024-52.jpg Аналогично, в несверхтекучем ядре квазичастицы распределены по одночастичным состояниям8024-53.jpg по закону8024-54.jpg . Учёт парных корреляций делает переход от8024-55.jpg = 1 к8024-56.jpg =0 плавным, с характерным масштабом8024-57.jpg (рис. 2). Этот эффект - дробное заполнение уровней вблизи поверхности Ферми - влияет на вероятности ядерных8024-60.jpg и8024-61.jpgпереходов. Так, для одночастичного перехода8024-62.jpg появляется фактор8024-63.jpg, к-рый уменьшает вероятность перехода иногда на порядок. Существенно влияет С. а. я. и на альфа-распад.
8024-49.jpg

Рис. 1. Влияние спаривания на одночастичный спектр нуклонов в модели эквидистантных уровней;8024-50.jpg = 2d, d - расстояние между соседними уровнями8024-51.jpg.
8024-58.jpg

Рис. 2. Числа заполнения8024-59.jpg для невзаимодействующих частиц (пунктирная ступенька) и с учётом спаривания (сплошная кривая).

8024-64.jpg

Рис. 3. Четно-нечётный эффект в энергиях отделения нейтрона от ядра при фиксированной величине нейтронного избытка в ядре N - Z = 21.

Парные корреляции объясняют и четно-нечётное «дрожание» энергий связи ядер В (N, Z). Здесь N - число нейтронов, Z - число протонов в ядре или энергии отделения нейтрона п от ядра
8024-65.jpg

(рис. 3). Энергетич. щель8024-66.jpgприближённо может быть извлечена из разностей энергий связи или Sn(N, Z). Так, для нейтронов
8024-67.jpg

Аналогично вычисляется8024-68.jpg . Значения8024-69.jpg, извлекаемые из соотношения (1), могут быть приближённо аппроксимированы соотношениями:
8024-70.jpg

где А = N + Z. Однако есть заметные отклонения от (2), особенно вблизи магич. ядер, и (2) не имеет явного физ. смысла.

Наиб. ярко сверхтекучие свойства проявляются в деформированных ядрах. Квантовая ферми-система, пе обладающая сверхтекучестью, должна иметь такой же момент инерции, как твёрдое тело того же объёма и формы. Существенно меньшие (в 2-2,5 раза) эксперим. значения моментов инерции деформиров. ядер не объясняла, оболочечная модель. Учёт сверхтекучести естественно объясняет этот эффект.

Спектроскопия высокоспиновых состояний ядер позволила обнаружить ряд особенностей их спектров (т. н. обратный загиб, двойной обратный загиб). Эти особенности обусловлены фазовыми переходами в ядрах, вызванными ростом угл. момента. Фазовый переход может быть связан либо с изменением формы ядра (напр., возникновением аксиальной деформации), либо с изменением характера спаривания. Так, обратный загиб связывают с разрушением парной корреляции нуклонов под влиянием вращения. Возможно, эти особенности спектров связаны с возникновением в возбуждённых высокоспиновых состояниях ядер триплетного спаривания [3], к-рое может быть результатом притягательного взаимодействия нуклонов в р-состоянии со спином S=1 (гл. обр. спин-орбитального). Гипотеза триплетного спаривания приводит к ряду предсказаний, напр. для вероятностей магн.8024-71.jpg-переходов.

Природа С. а. я. не вполне ясна. Подходы в теории ядра, основанные на первых принципах (напр., теория Бете - Брукнера), приводят для синглетного состояния либо к отталкивательному взаимодействию нуклонов, либо к притяжению, слишком слабому для возникновения сверхтекучести. В отличие от бесконечных систем, где для возникновения спаривания достаточно сколь угодно слабого взаимодействия, в ядрах энергия притягательного взаимодействия должна быть сравнима с расстоянием между уровнями у поверхности Ферми. Результаты этих теорий ставят под сомнение объёмный характер спаривания в ядрах. В то же время на поверхности ядра в этом состоянии должно быть сильное притяжение, связанное с резонансным характером взаимодействия нуклонов малой энергии в пустоте. Т. к. реально существующие ядра - сравнительно небольшие системы, этого поверхностного притяжения может оказаться достаточно для того, чтобы эфф. взаимодействие оказалось притягательным и нужной величины [4].

Большинство эффектов сверхтекучести мало зависит от её природы (объёмной или поверхностной). Наиб. чувствительны к этому реакции двухнуклонной передачи (см. Прямые ядерные реакции ).Однако данные не столь прецизионны, а теория этих реакций не столь точна, чтобы сделать чёткое различие между двумя крайними случаями. Возможна п промежуточная ситуация, когда взаимодействие притягательно и внутри ядра и на поверхности, но поверхностное притяжение гораздо сильнее и играет существенную роль в спаривании.

Литература по сверхтекучести атомных ядер

  1. Воhr А., Моttеlsоп В. R., Pines D., Possible anology between the excitation spectra of nuclei and those of the superconducting metalls slate, «Phys. Rev.», 1958, v. 110, № 4, p. 936
  2. Соловьев В. Г., Теория сложных ядер, М., 1971;
  3. Фалько В. И., Шапиро И. С., Триплетов спаривание в ядрах, «ЖЭТФ», 1986, т. 91, в. 4, с. 1194;
  4. Мигдал А. Б., Теория конечных ферми-систем и свойства атомных ядер, 2 изд., М., 1983.

Э. Е. Саперштейн

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

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что, как ни тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. 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