2.6 Спин және ядроның магниттік моменті
Ядро спині.
Ядро нуклондары мынадайларға ие:
Қозғалыс санының жеке моментіне;
Қозғалыс санының орбиталды моментіне, ядроның инерция орталығымен негізделеді.
Протондар мен нейтрондардың саны осы екі момент ядроның жалпы моментінің қозғалысын құрайды.
Спиндік кванттық саны S арқылы нуклон қозғалысының жеке моментін білдіреді:
Егер
жүйе
2-бөлшектерден
тұрса,
спиндері
пен
онда
жүйенің
жеке
моменті
Мұндағы
спиндік
сандар
қосындысы
…
демек
Немесе векторлық түрде
Егер жүйеде тек орталық күштер болып олардың арасындағы нуклондар саны көп болса, жалпы спиндік моменті нуклондардың спиндік моменттерінің барлық векторларларын қосу болып табылады.
Орбиталық момент орбиталық нуклондардың кванттық саны арқылы білдірді l:
Орбиталық
кванттық моменттерді қосу бұл жағдайда
, спиндік секілді орындалатын болады
.
Орбиталық және спиндік моменттер сол жолмен қалыптасады, ядро қозғалысының жалпы моментін береді
.
Ядросының
жалпы моментінің абсолюттік мәні ядроның
жағдайынан болып табылады
мұндағы кванттық сан I мән қабылдай алады
Барлық
нуклондар жалпы бұрыштық моменттер бір
жағына жіберілді болса, онда нуклондар
A = 200 саны ядро механикалық сәттен жалпы
шамасы нақты асатын еді
.
Алайда, белгілі ядролардың ешқайсысы
құнының оннан бір бөлігі бар. Бұл
механикалық моменттерге толы нуклондар
жұп көпшілігі қарама-қарсы бағытта
бағытталған деп болжайды.
Сондықтан бір нуклон жалпы уақыты Мен бүтін сан немесе жартылай бүтін, не болады уақыт ядрода нуклондар саны жұп байланысты (бірлік ) жарты бүтін сан болып табылады.
Бөлшектер жұп санымен ядролардың механикалық сәт бар, және тақ жарты бүтін мәндері ядролардың бөлімшелерінде механикалық моменті болып табылады .
Мысалы,
егер ядро жалпы бұрыштық екі нуклондар
моментінен тұрса,
және
,
ядро моменті бұл келесі әрекеттердің
бірін ғана қабылдай алады:
.
Координаттар
осіне біріне ядросының момент проекциясы
(әдетте Z осіндегі проекциясы қаралады)
магниттік кванттық санымен сипатталады
,
мұндағы 2I+1 мәнін қабылдай алады
.
I
проекциясы
басқа I
және
екі
осьтермен дәл сол уақытта анықталуы
мүмкін емес.
Ядросының
жалпы бұрыштық моменті
әрқашан
қозғалыс тұрақты болып табылады.
Ядролық
спин-орбиталық әрекеттесу болғанымен,
орбиталық
және
спиндік
моментері жеке түрде ядро қозғалысы
интегралдары болмайды.
Ядро, бір бөлшек ретінде тұтастай қаралады - ядро жалпы бұрыштық импульс, өйткені, жеке нуклон, жүйенің ішкі моментінің ретінде бұл ядролық нуклоны деп аталады.
Ядроның
магниттік моменті.
А нуклондарынан тұратын яжроның
магниттік моменттері нуклондардың
спиндік моменттері мен протондар
орбиталық қозғалыс туындаған магнитті
моменттері салдарынан тұратын магниттік
моменті. Алайда,
магниттік моменттен векторлық бұрыштық
момент векторы (сурет 3.1) сәйкес келмейді.
Себебі орбиталық және спиндік моменттері
арасындағы магниттік өзара іс-қимыл,
алынған бұрыштық моментке қатысты
алынған магниттік моментті
өңдейді.
Сонымен қатар, орта есеппен,
ядро
қозғалысы бойымен бағытталған магниттік
момент
құрамдас
бөлігі болып табылады.
Сыртқы магнит өрісі бойымен Z осі, осінде проекциялық 2I+1 мәндерін алған кезде, шамасы векторы және ось құралған бұрыштан байланысты. Осы проекциялау максималды мәнін белгілейміз және ядроның магниттік моменті деп аталатын болады.
Механикалық және магниттік - желілік байланысты «тиімді» магниттік моменті бұрыштық қозғалысын моменті екеуі бойымен бағытталған вектор ретінде қолданылады, бұл шын мәнінде:
,
Мұндағы
ядроның гиромагниттік қатынасы.
Егер содан кейін, ядролық магнетон бөлімшелерінде білдірсе
.
пен
эксперименттен анықталады.
Тәжірибеден магниттік ядролардың моменттері немесе нөлге тең екені белгілі немесе ядролық магнетон тәртібін мәні бар. Магниттік моменті ядроның магниттік сәттен қарағанда шамамен 2000 есе артық электрон өйткені, электрондар болуы мүмкін емес, ядро бөлігі ретінде, сондай-ақ, бұл пайдасына дәлелдердің бірі болып табылады.