Зеркальные ядра
Зерка́льные я́дра — атомные ядра-изобары, обладающие одинаковым массовым числом Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A} , причём число нейтронов в одном из этих ядер равно числу протонов в другом.
Физические основы[править]
Зеркальные ядра могут переходить друг в друга при при замене нейтронов на протоны или протонов на нейтроны, то есть принадлежат одному изобарическому мультиплету. Чаще всего встречаются среди лёгких ядер, для которых число протонов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Z} и нейтронов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle N} отличаются не слишком сильно. Поскольку для зеркальных ядер наблюдается зарядовая независимость, спектры возбуждённых состояний зеркальных ядер очень похожи, значения квантовых чисел — спинов, чётности и изоспинов одинаковы.
При этом массы зеркальных ядер различны из-за различной кулоновской энергии и отличий в массах протона и нейтрона. Существование зеркальных ядер объясняется схожестью нуклонов — протонов и нейтронов во всём, кроме заряда. Для сильного взаимодействия эти частицы одинаковы, кварки внутри их и других адронов связываются сильным взаимодействием одинаково, отличие лишь в одной квантовой характеристике — проекции изоспина. У протона проекция изоспина равна Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle - \frac {1}{2}} , а у нейтрона Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle + \frac {1}{2}} . Массы протона и нейтрона отличаются на 0,1 %.
Поскольку изоспин системы нуклонов с массовым числом Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A} определяется как:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \overrightarrow{I} = \sum_{\alpha=1}^A \overrightarrow{I_\alpha}} ,
то в ядре из нуклонов, каждый из которых имеет изоспин, равный Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \frac {1}{2}} , и возможные значения изоспина определяются из неравенства:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Biggl|\frac{Z-N}{2}\Biggl|\leq I \leq \frac{A}{2}} ,
а проекция изоспина, соответственно, для всех состояний ядра в основном состоянии равна:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle I_{gs}=|I_3|=\Biggl| \frac{Z-N}{2} \Biggl|} .
Если не учитывать кулоновскую энергию связи, то энергия зеркальных ядер совпадает с точностью до нескольких процентов,
Зеркальным ядрам свойственна изоспиновая симметрия сильных взаимодействий, и, как следствие, зарядовая симметрия. Исследования зеркальных ядер проявили многие свойства слабого взаимодействия и подтвердили его универсальный характер. Изучение зеркальных ядер позволяет получить информацию о нарушениях спиновой симметрии, изучая разности в энергиях возбуждённых состояний зеркальных ядер. Нарушения симметрии были обнаружены в зеркальной паре с массовым числом Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A=73} : Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^{73}Sr - ^{73}Br} . У этих зеркальных ядер отличаются спины основных состояний, а разность энергий составляет 27 электронвольт, что по величине очень мало[1]..
Зеркальными ядрами являются, например, такие:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^3_1H-^3_2He} ;
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^7_3Li-^7_4Be} ;
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^9_4Be-^9_5B} ;
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^{13}_6C-^{13}_8O} ;
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^{14}_6C-^{14}_8O} .
На рисунке показана схема энергетических переходов уровней зеркальных ядер Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^7_3Li} и Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle ^7_4Be} .
Примечания[править]
- ↑ Bently M. A., Lenzi S. M. Coulomb energy differences between high-spin states in isobaric multiplets // Progress in Particle and Nuclear Physics. — 2007. — том 59. — № 2. — С. 497—561.
Литература[править]
- Капитонов И. М. Введение в физику ядра и частиц. — Москва : Физматлит, 2010.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 5. Ядерная физика. — Москва : Физматлит, 2014.
- Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. — Москва : Мир, 1971—1977.
- Соловьёв В. Г. Теория атомного ядра : ядерные модели. — Москва : Энергоиздат, 1981.
- Айзенберг И. М., Грайнер В. Микроскопическая теория ядра. — Москва : Атомиздат, 1976.
Ссылки[править]
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Зеркальные ядра», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|