1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 21
Текст из файла (страница 21)
П, 8 118, п. 4), механизм которого до сих пор не ясен. Измерение днпольного электрического момента может дать ответ на вопрос о том, какое именно взаимодействие (слабое, электромагнитное, сильное нлн какое-нибудь новое, неизвестное) ответственно за это нарушение. Поэтому в последние годы резко возрос интерес к точному измерению днпольного электрического момента элементарных частиц (в частности, нейтрона н электрона). Результаты измерений, выполненных до настоящего времени, в пределах погрешностей эксперимента согласуются со значе- 4.-4,=0. Идея эксйернментального определения й„заключается в измерении его энергии взаимодействия 4„Е с сильным однород. ным 'электрическим полем Е.
Изменение этой энергии при инверсии направления Е в принципе можно заметить по нзмененню резонансной частоты нейтрона в установке для определения его магнитного момента, дополненной электрическим полем, параллельным постоянному магнитному полю (см.
~ 5, п. 4, б)е. Эгнм методом в первых экспериментах Рамзея н сотр. (1957 г) для Ы„получена оценка 14~<5.10 зон см. Примерно через .20 лет (1976 г.) Рамзей с сотр. снизил эту границу до ! 4 ~ < 3 . 1О зае см. По-видимому, улучшить этот результат пучковым методом вряд лн удастся в связи с огромными методическими трудностями создания «сверхпараллельностн» магнитного н электрического полей (угол 0 между ними по всей длине, примерно равной 200 см, должен быть меньше 0,01').
ь Более попранное описание методов определения двпольного злехтрнческого момента нейтрона см, а книгах: Круневвввй П. А. Фундаментальные всследованвя с полярвзоаавнымн медленными вейтронамв. Мс Эвергоатомвздат, 1985 г. Ипатеаве В. К. Фнзвка ультрахолодных нейтронов. М.: Наука, 1986. у 7. Дмиаааимй и кеадруиомеиея эееиисаиееские мамином 103 Более перспективным методом поиска 41, представляется использование улътрахолодных нейтронов (УХН), время пребывания которых в экспериментальной установке дауке в проточном варианте более чем на порядок превышает соответствующее время для тепловых нейтронов, отраженных от кобальтового зеркала, а в накопнтелъном варианте, т. е.
при использовании свойства полного внутреннего отражения УХН (см. 8 46), может превышать его на несколько порядков. В настоящее время в результате экспериментов с УХН в накопительном варианте имеются следующие два наиболее точнъух значения для 4,. Одно из .иих получено группой В. М. Лобашева в ЛИЯФ: ах,= -(1,4~0,6).10 "е сме (нигер..ретируется как 1ага~(2,6 1О "е см, на 95%-ном уровне достоверности). Второе получено на 111. в Гренобле: а(,= — (0,6~0,2~0,4) 10 а'есмоо. Заметим, что эти значения для верхней границы 4, уже близки к наибольшему теоретическому значению для с(„, вытекающему из стандартной модели электрослабого взаимодействия (см.
8 130), в йоторой нарушение СР-четности связано с обменом заряженными бозонамн Хиггса. Правда, если СР-нарупгение связывать со сверхслабым взаимодействием, то ожидаемое теоретическое значение ау'„может быть порядка 10 "— 10 аае см "и. 3. КВАДРУПОЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОМЕНТ ЯДРА Более слоукной, чем диполь, электрической характеристикой ядра является электрический квадрупольный момент — мера отклонения распределения заряда от сферически-симметричного. Простейшую модель квадруполя представляет пара равных и противоположно ориентированных днполей 41, расположенных на некотором расстоянии! (рис.
44, са). Такая система обладает квадрупольным моментом Д= 2с(1 = 2еЫ. Так как квадруаолъный момент Д пропорционален 6 и 1, то его значение (отнесенное к единичному заряду) измеряется в единицах площади. а.йипиин И. С., Борисов Ю. В., Бороникое Н. В. и нр. Ц Письма ЖЭТФ. 198б. т. м. с. 360 — збз. аа Тьаараев Р.//1Чпс!. 1пипнп. апд Мсаь. Раув. Иса. 1989. 17о1.
А284, УВ 1. Р. 40 — 42. ааа Подробнее см. Окунь Л. Б. Лсптонм и кварки. Мс Наука, 1981. 104 Глава й Свайснма ппабильных ядер н ядерных снл Рис. 44 Когда говорят о квадрупольном электрическом моменте ядра, то различают собственный (внутренний) квадрупольный момент ядра До и наблюдаемый квадрупольный момент ядра Д. Собственный квадрупольный момент ядра До определяется как интеграл вила До =) (3~ я — гз) рва)л, (7.8) где г(6, т), ~) †расстоян от центра инерции ядра; проекция г на ось ~, совпадающую с осью симметрии ядра; рл †плотнос распределения заряда 2.
Интегрирование ведется по всему объему ядра. Так как гз=гз+т)з+~', то З~з=гз для сферически-симметричного распределения; Зь' > г' для распределения, вытянутого вдоль оси ~, и З~з<гз для сплюснутого распределения. Поэтому До=0 для сферически-симметричного заряда (например, для магических ядер, см. 5 12)в; До>0 для распределения заряда, вытянутого вдоль оси До<0 для сплюснутого (относительно оси ь) распределения заряда (рнс. 44, б — г соответственно). Собственный квадрупольный момент До может быть определен из экспериментальных данных для сечения кулоновского возбуждения в* вращательных уровней ядер и вероятности 7-переходов между этими уровнями.
Наблюдаемый квадрупольный электрический момент Д определяется относительно оси г, совпадающей с выделенным направлением в пространстве: Д=) (3гз — г~) ркаЧ'. (7.9) ' Раньше считали сферически-симметричными все ядра с 1=0. Теперь установлено, что ряд ядер с 14 а имеет равновесную несферическую форму. ** Кулоновским возбу:кдением адра называется возбуждение ядра электромагнитным (главным образом, электрическим) полем быстрой заряженной частицы, энергия которой недостаточна для проникновения з область ядра.
1 7. Довольный и коодруколвкый электрические моменты 105 Его значение зависит от Д, и ориентации ядра относительно оси г. В свою очередь, ориентация ядра относительно оси г определяется ориентацией спина 1 относительно этой оси и его проекцией К на ось симметрии ядра. В общем случае спин ! несферич еского ядра в возбужденном состоянии равен 1=К+й, (7.) 0) где К вЂ” проекция векторной суммы полных р„, 45 моментов нуклонов на ось симметрии ядра, а й — вращатеаьный момент ядра как целого (рис. 45).
Квантовомеханический подсчет, сделанный для максимально возможной проекции вектора 1 на ось г, дает следующую связь между Д, До, 1 н К: 2Кэ — 1(1+1) (1+ 1) (21+ 3) где выражение, стоящее перед До, называется проектирующим множителем (Д является как бы проекцией До на ось г). Из формулы (7.11) следует: 1. При До~О наблюдаемый квадрупольный момент Д по абсолютному значению всегда меньше До. 2.
При 1(1+1)>ЗКг, т. е. при достаточно больших Л знак Д становится противоположным знаку До. 3. Для ядер в основном состоянии (0=0; 1=К) 1(21 — 1) (1+ 1) (21+ 3) Если 1=0 (четно-четные ядра) или 1=1/2, то Д=О даже при До~Ое. ПРи 1>1 наблюдаемый квадРУпольный момент Д отлйчен от нуля. Отношение Д/До=0,1 при 1=1; 0,2 при 1=3/2 и приближается к 1 при 1»1. 4. Для четно-четных ядер в возбужденных состояниях К=О но 1=ЙФО и 1 Д= — — ДОМО 21+ 3 если До~О. ' При э=а нару «нечем» ориентироваться относительно внешней оса» При 2= 1/2 возможные ориентации спина не нмевот преимущественных направлений.
106 Глава Х Свойства стабильных ядер и ядерных сил 2 х х 4 а д = — ( л — Ьх) 2= — ял 2 5 5 (7.13) где е=(пх — Ьл)/(пх+Ьх); Яхаа(ал+Ьх)~2 — средний квадрат радиуса ядра; еУ вЂ” полный заряд ядра. Подставив в (7.! 3) вместо Я квадрат радиуса ядра„можно по величине Да найти е †степе эксцентричности ядра. Обычно е бывает небольшой (0,01 — 0,02), однако у ряда тяжелых ядер (А 150 —:190 и А>220) обнаружена заметная равновесная деформация. Эти ядра обладают большими положительными значениями Да, и а для них достигает 0,1 — 0,2. На рис. 46 построена усредненная экспериментальная кривая зависимости собственного квадрупольного момента ядра от числа протонов У или числа нейтронов К=А — У.
Из рисунка видна общая тенденция возрастания Да с ростом У (или Ж), а также особая роль магических значений 2 или Ф !2, 8, Отличный от нуля квадру поль ный момент Д можно обнаружить при помещении ядра в неоднородное электрическое поле Е, в котором возникает дополнительная энергия вза- дЕ имодействия, пропорциональная — Д. Так, в результате взаимодействия квадрупольного момента ядра с электрическим полем электронов возникают добавочные линии сверхтонкой структуры, которые не подчиняются правилу интервалов, справедливому для магнитного расщепления. Именно таким образом был обнаружен квадрупольный момент у дейтрона; он имеет положительное значение и равен 0,00282.10 '4 ем'. Наличие квадрупольного момента у простейшего ядра, в составе которого имеется всего один протон, означает, что функция, описывающая движение частиц в дей троне, не полностью сферически-симметрична.
Вычисления показывают, что Дхи аа 0,00282 10 '4 см' соответствует 4в~а примеси а'- состоянйя, т. е. 96'/а времени дейтрон находится в а-состоянии (1еа0), а 4'Ъ времени — в е1-состоянии (1=2). Эта небольшая примесь Ы-состояния объясняет отмеченное выше отличие магнитного момента дейтрона от суммы магнитных моментов нейтрона и протона. Квадрупольный момент является важной характеристикой атомного ядра. Он позволяет получить дополнительные сведения об устройстве ядра и свойствах ядерных сил. В частности, предположив, что ядро с Довв0 представляет собой эллипсоид вращения с равномерным распределением по нему заряда, можно выразить Да через оси зллипсоида а (вдоль оси ~) и Ь (перпендикулярно осн ~): й 7. Дииольиый и кеадруиольиый электрические момекты В7 ай еЯлй х го 78 20, (28), 50, 82 и 1261, при которых ядра имеют До=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
