Ядерный сильного взаимодействия

Источником ядерной энергии является сила, удерживающая вместе нейтроны и протоны в ядре, - проявление так называемого сильного взаимодействия. Эта сила в тысячи раз больше электрических сил и имеет совершенно другую природу. Расстояние, на котором она действует, чрезвычайно мало -порядка размера ядра атома. [c.338]

Свойства ядер. Существование ядер обусловлено действием так называемых ядерных сил (сильным взаимодействием). Они действуют между нуклонами на малых расстояниях (<10 м) и значительно превосходят кулоновское отталкивание одноименно заряженных протонов. Точный закон действия ядерных сил пока не известен. Ядерные силы обладают свойством насыщения и не зависят от заряда взаимодействующих частиц. Радиус ядра Ляд 1,2-10 Аг см, где Аг — массовое число. Отсюда следует, что все атомные ядра независимо от размера имеют одинаковую плотность порядка 10 кг/м (1 см ядерного вещества весит более 100 млн. т). [c.49]

Приближение Борна—Оппенгеймера (адиабатическое приближение) становится неудовлетворительным при сближении поверхностей потенциальной энергии различных электронных состояний молекулярной системы, когда разность между ними становится сравнимой с колебательным квантом, т. е. соотношение (4.20) не выполняется. В области сближения, касания или пересечения ППЭ происходит смешивание электронных состояний вследствие сильного взаимодействия электронного и ядерного движений. Такие взаимодействия называют вибронными. С точки зрения классической механики, в этой области сближения ППЭ скорость движения ядер приближается к скорости движения электронов. Квантово-механически это означает, что в областях пересечения или сближения ППЭ нельзя пренебрегать оператором кинетической энергии ядер и необходимо решать общее электронно-ядерное уравнение (4.17), где по крайней мере некоторые из диагональных элементов Л ,- отличны от [c.176]

Если же на ядерный спин I кроме статического магнитного поля Во воздействует еще и переменное магнитное поле Bi, перпендикулярное полю Во, то в системе может наступить резонанс. Это происходит в случае, когда частота (й этого переменного поля равна частоте прецессии OJi магнитных моментов ядер. В результате наблюдаем в системе очень сильное взаимодействие, даже если переменное поле В/ мало. [c.16]

Системы со спинами I > 1/2 в ориентированной фазе. В благоприятных условиях определенные многоквантовые переходы нечувствительны к ядерному квадрупольному взаимодействию. Эти переходы позволяют наблюдать такие спектральные характеристики, которые в одноквантовом спектре обычно скрыты из-за намного более сильного квадрупольного взаимодействия. Это свойство использовалось в двухквантовой спектроскопии ядер дейтерия [5.7, 5.8] и азота-14 [5.27, 5.30]. [c.297]

Отсутствие подходящего малого параметра в жидкостях роднит их с другими системами сильно взаимодействующих частиц, такими, как электроны в металле, ядерная материя, квантовая жидкость. Стоящие перед теорией трудности имеют во всех этих случаях много общего. Не случайно поэтому, что и методы, применяемые в теории жидкостей, оказываются общими с методами, применяемыми вообще в системах сильно взаимодействующих частиц. [c.349]

Область А-изобары показывает, как резонанс А(1232) распространяется в ядерной материи. Уже простое наличие этой ветви демонстрирует, что резонансное состояние сохраняет свои основные свойства даже в сильно взаимодействующем окружении, но с характерными изменениями массы и ширины. [c.200]

Кулоновская задача Клейна—Гордона имеет место в пионных атомах для орбит, которые не чувствительны к сильным пион-ядерным взаимодействиям. Из-за малого радиуса сильного взаимодействия задача сводится к случаю круговых орбит с большими главными квантовыми числами п. [c.207]

Водородоподобная структура пионного атома искажается сильным взаимодействием пиона с центральным ядром [2]. Для состояний, которые могут быть исследованы экспериментально, атомный размер всегда велик по сравнению с радиусом ядра, так что вероятность нахождения пиона внутри ядра мала. Наглядным примером служит Is-уровень пионного атома 0. Пион-ядерное взаимодействие изменяет полную атомную энергию связи на 7,5%. Боровский радиус 1 s-атомного состояния 0 равен 25 Фм, в то время как радиус ядра только 3,5 Фм хотя сдвиг уровня большой, вероятность нахождения пиона внутри ядра 0 составляет в этом случае только 0,3 %. [c.210]

Из-за такого малого перекрытия эффект сильного пион-ядерного взаимодействия может быть представлен псевдопотенциалом и рассмотрен в основных порядках как возмущение к кулоновским энергиям. В добавление к сдвигу атомного уровня будет возникать также и уширение из-за ядерного поглощения пиона. Этот комплексный "сдвиг" энергии по отношению к спектру в отсутствие сильных взаимодействий обозначается как [c.210]

Малая длина свободного пробега пиона в резонансной области наводит на мысль, что общее поведение полного сечения в районе пика соответствует рассеянию на черном диске с аю1 = = Ъс где R — ядерный радиус сильного взаимодействия. Это подтверждается экспериментальными данными. [c.247]

Ядро можно рассматривать как систему взаимодействующих нуклонов, пионов и изобар А(1232) это главное, что возникло в физической картине из наших предыдущих исследований сильных взаимодействий пионов с ядрами. Настоящая глава посвящена изучению пионных ядерных явлений, исследуемых с помощью электронов и фотонов [1], в результате которого картина должна существенно проясниться. Исследования с использованием электромагнитных взаимодействий дают ряд наиболее сильных прямых доказательств наличия у ядер пионных и Д-изобарных степеней свободы. [c.296]

Главный вклад в ширину линий ЭПР создают сиин-спиновые дипольные взаимодействия, которые, в отличие от спин-решеточных, являются чисто магнитными. Вследствие того, что магнитный момент электрона значительно больше ядерного момента, взаимодействия между электронными спинами гораздо сильнее, чем между электронным и ядерным. Рассмотрим их в первую очередь [c.24]

Рассмотрим атом водорода с ядерным спином / = /3, содержащий электрон, который имеет спин, также равный 1 . Таким образом, как для ядра, так и для электрона возможны две ориентации относительно внешнего магнитного поля. Больший магнитный момент связан с электроном, и его ориентации сами по себе приводят к появлению единичной линии поглощения. При каждой ориентации электрона ядро может иметь одну из двух возможных для него ориентаций. Таким образом, верхний и нижний спиновые уровни электрона расщепляются па два уровня. Ядро увеличивает или уменьшает результирующее поле, в котором находится электрон на каждом из своих двух уровней или ориентаций, на дискретную величину. Два уровня для свободного электрона становятся благодаря воздействию атома водорода четырьмя уровнями. Однако разрешены не все переходы между этими четырьмя уровнями. В общем случае колебания электрона происходят независимо от ядерных колебаний. При этом мы имеем правило отбора А/ = 0 другими словами, разрешены только те переходы, нри которых изменяется спин электрона, а ядерный спин остается постоянным. (Возможные примеры запрещенных переходов приведены в работах [92, 133, 137].) В случае атома водорода это приводит к двум линиям, разделенным интервалом 500 гс. Это большая величина для ЭПР, которая является результатом сильного взаимодействия между ядром и одним s-электроном. Крайние линии спектров а, б и г, показанных на рис. 187, обусловлены атомами водорода. Спектры приведены в виде первых производных поглощения. Аномальный вид линий на спектрах виг является результатом насыщения мощности. [c.433]

Функция Ч (16) и функции Ч дх, Ч дц (20) являются решениями уравнения Шредингера только для системы из сильно удаленных атомов, для которой в операторе Гамильтона опущены члены ядерно-ядерного, электрон-электронного и ядерно-электронного взаимодействия для частиц (ядер, электронов), относящихся к разным атомам. Поэтому вычисление 61(7 ) -и ец(/ ) по формулам (21) и (22) не может дать правильного результата для молекулы. В фор-мулы (21) и (22) входит оператор Гамильтона Н для молекулы, т, е. оператор, включающий взаимодействия всех частиц системы и в то же время функции Ч , и Ч дп не являются правильными волновыми функциями для молекулы (т. е. для конечных значений / ), не являются собственными для опера- [c.54]

Важную информацию о состоянии адсорбционных комплексов может дать и метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Все отмеченные спектральные методы отражают различные свойства адсорбированных молекул, поэтому наиболее полное представление о явлении адсорбции может быть получено только при совместном их использовании и при параллельном применении адсорбционных, хроматографических и калориметрических методов. В настоящее время уже совершенно отчетливо вырисовываются пути совместного использования спектральных оптических и радиоспектроскопических методов. Так, изл нение электронной структуры молекул при сильном взаимодействии, сопровождающемся передачей заряда, наиболее целесообразно исследовать при совместном использовании методов ультрафиолетовой спектроскопии и ЭПР. [c.19]

В первую очередь отметим, что на ядерные свойства изотопов решающим образом влияет тот факт, что ядерные силы, удерживающие нуклоны в ядре, обязаны своим происхождением так называемому сильному взаимодействию, которое во много раз интенсивнее электростатических сил. Так, ядерные силы, действующие в ядре между двумя протонами, на два порядка превышают силы электростатического взаимодействия между ними. Одной из основных характеристик ядерных сил является их независимость от зарядового состояния нуклонов, в результате которой взаимодействие двух протонов, двух нейтронов или нейтрона и протона одинаково, если одинаковы состояния относительного движения этих пар частиц и их спиновые состояния. В результате преобладающего действия ядерных сил число протонов в ядре и, соответственно, его заряд в слабой степени (особенно для лёгких ядер) влияют на основные характеристики нуклидов. Поэтому, их ядерные свойства будут, главным образом, определяться числом нуклонов в ядре и сильно различаться в семействе изотопов, принадлежащем одному химическому элементу, в отличие от физико-химических свойств, определяемых количеством электронов в атоме. Близкие же ядерные свойства, что и подтверждается в экспериментах, будут наблюдаться у изобар — атомов, ядра которых содержат одинаковые количество нуклонов А. Для тяжёлых элементов с ростом Z электростатическое взаимодействие между протонами увеличивается и ядерные свойства начинают сильно различаться даже у изобар. [c.20]

С точки зрения ядерной физики изотопы одного и того же элемента отличаются не только и не столько по массе атомного ядра, сколько по своим свойствам, проявляющимся в ядерных реакциях. Коллективы разных количеств нуклонов при одинаковом числе протонов образуют качественно различные квантовомеханические системы, поскольку связь нуклонов в ядре определяется главным образом их сильным взаимодействием. Системы уровней возбуждения ядер разных изотопов отличаются качественно — и по энергиям и по квантовым числам этих уровней. [c.7]

Толуолсульфокислота, похожая на мономер ионита, принадлежит к числу сильных кислот (исследования методом ядерного магнитного резонанса [101, 102] показывают, что по своей силе она близка к азотной кислоте). Поэтому сильное взаимодействие противоионов с фиксированными группами ионита следует признать маловероятным. Однако фаза ионита представляет собой концентрированный раствор, что благоприятствует взаимодействию катионов с анионами. В результате этого образование электростатических ионных пар представляется все же возможным, особенно в случае многозарядных ионов. К счастью, для трехзарядных катионов имеются экспериментальные данные, позволяющие судить о природе связи в ионных парах, по крайней мере в присутствии разбавленной внешней фазы. [c.216]

При идентификации молекул органических вешеств особое внимание уделяют области спектра 1300—600 см . В эту область попадают полосы, отвечающие колебаниям одинарных связей С—С, С—Н, С—О, атакже многие деформационные колебания. В результате сильного взаимодействия этих колебаний отнесение полос к отдельным связям невозможно, однако весь набор полос в этой области спектра является характеристикой ядерного остова (скелета) молекулы в целом. Эту область называют областью отпечатков пальцев. По колебательным спектрам в этой. области можно идентифицировать даже изомеры (см. табл. П1.12). По этим спектрам (область отпечатков пальцев ), используемым для идентификации соединений, обычно проводят качественный анализ смесей органических соединений и индивидуальных веществ. Однако надежность такой идентификации при анализе смесей не очень велика, так как многие функциональные группы (см. табл. П1.12) характерны для разных веществ, что приводит к перекрыванию полос поглощения, затрудняющему идентификацию [4]. [c.270]

Предположим теперь, что кроме постоянного поля Н приложено перпендикулярное к нему равномерно вращающееся малое магнитное поле Ях (рис. 3). Это приведет к появлению пары сил Ьопр = [ц X Ях, которая будет стремиться повернуть ядерный магнитный диполь путем изменения угла 0. Однако это происходит не всегда. Если частота вращения ядерного диполя и магнитного поля не совпадает, то единственным результатом их взаимодействия являются слабые периодические возмущения прецессии ядерного магнитного диполя. Наиболее сильное взаимодействие возможно в том случае, когда поле само вращается с ларморовой частотой, причем в ту же сторону, что и магнитное ядро, т. е. синхронно с этим ядром. В этом случае векторы ц и Я1 будут неподвижны один относительно другого. При таком совпадении частот и направлений вращения вектор ядерного магнитного диполя отклоняется от оси вращения Н , а именно если вращение поля Я1 опережает по фазе на 90 вращение диполя, то угол 9 возрастает если вращение поля Ях отстает по фазе на 90° от вращения диполя, то угол 0 уменьшится. В первом случае наблюдается поглощение энергии поля Ях ядерным диполем, во втором, наоборот, поле Я1 будет поглощать энергию ядерного диполя. [c.17]

В этом случае полимер рассматривают, во-первых, как некоторую решетку , под которой понимают не только упорядоченное расположение цепей в кристаллитах, но и ближний порядок в аморфных полимерах или в аморфных областях кристаллических полимеров. Во-вторых, говорят об упорядоченности, определяемой ориентацией магнитных диполей, которая обусловлена наличием ядерных спинов. Таким образом, полимер представляет собой сочетание двух систем решетки и системы спинов. Эти системы слабо взаимодействуют между собой, так как магнитные моменты ядер обычно значительно сильнее взаимодействуют с внешним магнитным полем при проведении эксперимента по ЯМР, чем между собой (Но НяокУ [c.265]

В зависимости от решаемой задачи поток нейтронов получают от маломощных радиоизотопных источников [2] или устройств типа ядерных реакторов [1]. В последнем случае образуются потоки большой интенсивности, которые формируют в нужном направлении коллиматором, уменьшающим также размеры эффективного фокального пятна. Нейтроны необходимых энергий выделяются с помощью металлических фильтров. Нейтронное излучение регистрируется также, как другие виды, на фотопленку с помощью экранов — преобразователей потока нейтронов в излучение, к которому она чувствительна, или способом переноса, когда изображение получают на листе из специального материала, актийируе-мого нейтронами, а затем снимается авторадиограмма с зтого листа. В зтом случае лист — промежуточный носитель информации — вынимается из зоны контроля, что устраняет влияние помех, например, в виде гамма-квантов, сопровождающих обычно нейтронное излучение. Ввиду сильного взаимодействия нейтронов с водородосодержащими материалами и другими элементами с малыми номерами (см. 7.5) при организации нейтронного радиографиро-вания следует обращать особое внимание на используемое оборудование, приспособления и тщательно вести подготовку к радио-графированию. Держатели, кассеты, маркировочные знаки и т. п. [c.338]

При идентификащш молекул органических веществ особое внимание уделяют области спектра 1300—600 см". В эту область попадают полосы, отвечающие колебаниям одинарных связей С-С, С-М, С-О, а также многие деформащюнные колебания. В результате сильного взаимодействия этих колебаний отнесение полос к отдельным связям невозможно, однако весь набор полос в этой области спектра является характеристикой ядерного остова (скелета) молекулы в целом. Эту область называют областью отпечатков пальцев. По колебательным спектрам в этой области можно идентифшщровать даже изомеры (рис. 11.50). [c.293]

Таким образом, полимер можно рассматривать как некоторое сочетание двух систем решетки и системы спинов. Эти системы слабо взаимодействуют между собой, так как магнитные диполи ( магнитные моменты ядер) обычно значительно сильнее взаимодействуют с внешним магнитным полем, созданным магнитом при проведении эксперимента по ЯМР, чем между собой (Яо>Ялок). Поляризация магнитных моментов ядер при приложенном внешнем магнитном поле оказывает решающее воздействие на ориентацию спинов в полимерной среде, и тепловое движение атомов лишь слабо влияет на порядок в расположении спинов. Если приложить магнитное ноле к полимерной среде, обладающей ядерными магнитными моментами, а затем убрать его, то начнется спад магнитной поляризации ядер, обусловленный их тепловым движением. Явление спин-решеточ-ной релаксации и иредставляет собой спонтанный спад магнитной поляризации в отсутствие внешнего поля, обусловленный тепловым движением атомов. [c.212]

В качестве первого шага мы рассмотрим классическое распространение пиона в системе замороженных нуклонов, пренебрегая внутренними многочастичными степенями свободы. После этого исследуем проблему пион-ядерного отклика в более общем мно-готельном рассмотрении. Акцент в этой главе сделан на главные концепции, которые будут служить основой при существенно более детальном обсуждении процессов пион-ядерного рассеяния в гл. 7, эффектов сильного взаимодействия в пионных атомах в разделах [c.154]

Роль г становится ясной именно из этого выражения. В ядерной материи характерные передачи импульса к сравнимы с ферми-им-пульсом рг = 2гПп. В отсутствие корреляций ( = 0) продольное взаимодействие полностью определяется притягивающим ОПО. Фактически, это притяжение так сильно, что в комбинации с большой восприимчивостью (5.95) оно приводит к нестабильности, отмеченной в конце раздела 5.7.3. Сильное взаимодействие ОПО уменьшено за счет отталкивающих короткодействующих корреляций, собирающихся в слагаемые с > О, поэтому д становится решающим параметром в проблеме пион-ядерного отклика. Его величина определяет, является ли основное состояние стабильным или нет. Как мы будем обсуждать в разделе 5.9.5, фактически корреляционный параметр g должен отождествляться с множителем Лоренц—Лоренца, который изменяет пионную восприимчивость хо согласно (5.45). [c.185]

Рис. 6.2. Схематическая картина рентгеновского каскада пиона в Основные переходы происходят между круговыми орбитами. Ядерное поглощение в 3<1- и 2р-состояниях ослабляет интенсивности переходов из этих состояний. Ширина 18-состояния 4,7 кэВ и его сдвиг 10,5 кэВ за счет сильного взаимодействия прямо наблюдаемы в экспершхентальных данных

Взаимодействие пиона с ядром в атоме может рассматриваться как экстраполящ1я упругого рассеяния под порог. Предположим, что атомный радиус велик по сравнению с радиусом ядра. Вблизи ядра волновая функция пиона практически совпадает с волновой функцией свободного рассеяния в отсутствие кулоновских взаимодействий. Эта ситуация реализуется, пока для заданного I сильные взаимодействия дают малый сдвиг энергии. Поэтому существует приближенная, не зависящая от модели связь для малых Za между сдвигом атомного состояния за счет сильного взаимодействия дЕп и низкоэнергетической амплитудой пион-ядерного рассеяния в соответствующей парциальной волне. Это соответствует обычной теории эффективного радиуса, обобщенной на случай включения эффектов кулоновского поля. Мы сейчас выведем эту связь в пренебрежении релятивистскими поправками и поправками иа конечный размер ядра [5]. [c.211]

Для фубой оценки предположим, что ядро состоит из N свободных нейтронов и 2 свободных протонов, взаимодействующих с пионом только в первом порядке по амплитуде сильного взаимодействия. Кроме того, рассмотрим случай, в котором размер ядра мал по сравнению с эффективной длиной волны пиона в ядре. В пределе точечного ядра пион имеет один и тот же угловой момент по отношению и к ядру, и к отдельным нуклонам. Тогда пион-ядерная "длина рассеяния Л/ в любой заданной парциальной волне есть когерентная сумма длин л п- и тг р-рассеяния с одинаковыми /. Эта "длина" Л/, согласно приближенным соотношениям (6.29), пропорциональна сдвигу энергии 6Е . [c.215]

С точки зрения сильного взаимодействия в пионной ядерной физике главное достоинство пионных атомных данных заключается в том, что они обеспечивают однозначное разделение компонент пион-ядерного взаимодействия по их физическому происхождению. Они позволяют провести ясное разделение между s-волновыми и р-волновыми взаимодействиями, так же как и между вкладами от упругого рассеяния и аннигиляции, и т.д. Детальная информация делает пионные атомы естественной начальной точкой для понимания низкоэнергетического пион-ядерного рассеяния и подпоро-говых пионных явлений в ядрах. [c.231]

А-дырочный метод объединяет представление о доминирующей роли изобары А (1232) в jtN-взаимодействии с допущением, что А существует как квазичасти1и в сильно взаимодействующей многочастичной ядерной системе. Успех этой концепции при описании пион-ядерного рассеяния в резонансной области подтверждает исходную гипотезу А действительно выживает в ядре, но с характерными модификациями ее массы и ширины. Подтверждение квазичастичной природы А в ядрах является важным результатом пионной физики промежуточных энергий. [c.270]

По мере продвижения к более высоким энергиям единственной наиболее заметной чертой становится влияние резонанса Д(1232) не только в исходном пион-нуклонном взаимодействии, но также и в пион-ядерной многотельной проблеме. Важным наблюдением, а в действительности — одним из ключевых результатов пионной ядерной физики промежуточных энергий, является то, что изобара выживает как отдельная разновидность барионов в сильно взаимодействующем ядерном окружении она может рассматриваться как квазичастица, точно так же, как и нуклон. Она играет важную роль не только в упругом рассеянии пионов на ядрах, но и как входное состояние для неупругих и абсорбтивных процессов. Фактически, настоящая глава дает реальную экспериментальную поддержку обоснованности того многочастичного подхода в пионной ядерной физике, который был развит в гл. 5. [c.291]

В углеводородных радикалах неспаренные электроны принадлежат углеродным атомам. Поскольку ядра обычного углерода немагнитны, появление сверхтонкой структуры обусловлено взаимодействием неснаренного электрона с атомами водорода. Расстояния между линиями сверхтонкой структуры выражаются либо энергией Акг, либо соответствующими интервалами магнитного поля АЯ, так как энергия квантовых переходов и магнитное ноле однозначно связаны вышеприведенной формулой. Чем сильнее взаимодействие электронного и ядерного магнитных моментов, тем больше расстояния между линиями в мультиплете. [c.194]

Кроме обычной ЯКР-спектроскопии существует ряд других экспериментальных методов исследования, которые позволяют получить сведения о ядерном квадрупольном взаимодействии. К их числу следует отнести ЯМР-спектроскопию, которая дает возможность измерять константу ядерного квадрупольного взаимодействия e Qq в твердых телах (см. разд. II, Б, 2). В благоприятных случаях величину удается определить и для жидких образцов по времени ядерной магнитной релаксации [27, 28]. Гартман и Ган [29] использовали для определения величины ядер с очень низким естественным содержанием двойной ядерный резонанс при этом в исследуемом образце одновременно присутствуют ядра того же элемента с высоким естественным содержанием, от которых получают сильный сигнал (например, в случае ядер К в КСЮз). Иногда удается определить величину и даже знак e Qq по сверхтонкой структуре спектров ЭПР [30]. Метод двойного электронно-ядерного резонанса (Еп(1ог) [30] дает возможность лучше разрешить и точнее измерить сверхтонкое расщепление, а следовательно, и получить более точное значение e Qq. Для свободных молекул величину e Qq можнс определить по вращательным спектрам газообразных веществ [31]. В случае легких атомов и молекул с малым молекулярным весом для определения величины e Qq применяется метод молекулярных или атомных пучков [32]. Следует отметить, что сам эффект ядерного квадрупольного взаимодействия был открыт Шюлером и Шмидтом [33 при исследовании очень малых сдвигов в сверхтонкой структуре оптических спектров. Существует еще несколько методов экспериментального исследования ядерного квадрупольного взаимодействия, которые относятся к области ядерной физики. Широко известным примером такого рода является -(-резонансная, или мес- [c.220]