1) sequence of γ-ray transition
γ跃迁链
3) γ-transition energies
γ跃迁能量
4) isomeric transi-tion chemistry
γ跃迁化学
5) dipole gamma-ray transition
偶极γ跃迁
6) γ ray multipolarity
γ跃迁多极性
补充资料:γ跃迁
又称γ衰变,原子核通过发射γ光子(或称γ射线)从激发态跃迁到较低能态的过程。γ跃迁的性质与跃迁前后能级的性质有关,通过对它的研究,可以了解原子核能级特性及原子核反应机制。
γ光子的能量等于跃迁前后核能级能量之差,在千电子伏到兆电子伏之间。
γ跃迁的多极性 指γ跃迁的电磁性质和辐射的多极级,是γ跃迁的重要特性之一。通常用符号E 表示电跃迁,用符号 M表示磁跃迁。当辐射带走的角动量为L媡时,其多极次为2L,L是角动量量子数,,h为普朗克常数。如L=1的辐射称为偶极辐射,L=2的辐射称为四极辐射,L=3的辐射称为八极辐射,其余类推。符号E1、E2、E3等分别表示电偶极辐射、电四极辐射、电八极辐射等;符号M1、M2、M3等分别表示磁偶极辐射、磁四极辐射、磁八极辐射等。
辐射带走的宇称和角动量量子数的奇偶性相同的为电多极辐射,相反的为磁多极辐射。因此,电多极辐射的宇称为(-1)L,磁多极辐射的宇称为(-1)L+1。
由辐射的角动量和宇称可定出γ跃迁的多极性,反之亦然。研究γ跃迁的重要任务之一是从实验定出γ跃迁的多极性,以检验理论的正确性。
γ跃迁几率 指单位时间内发生γ衰变的几率,是γ跃迁的又一重要性质。
由多极辐射理论,可以得到电2L极辐射的跃迁几率λE(L)和磁2L极辐射的跃迁几率λM(L)的公式如下
其中B(EL)和B(ML)分别是EL跃迁和ML 跃迁的约化跃迁几率,k是γ光子的波数,它与γ光子能量Eγ的关系是:。
由上面公式可见,跃迁能量越大,γ跃迁几率也越大。
实验上可以通过测量γ衰变的半衰期或平均寿命求得γ跃迁几率,以便和理论进行比较。
γ跃迁的选择定则 根据角动量守恒定律,对于自旋为Ii宇称为 πi的始态到自旋为If宇称为πf的末态的γ跃迁,光子带走的角动量量子数L可以取下列数值:。
根据宇称守恒定律,光子带走的宇称πγ由下式决定。
另外,关于跃迁几率数量级的比较,有下面三点结论:①同级的电跃迁几率大于磁跃迁几率;②多极级越低,跃迁几率越大;③一般讲,磁2L极的跃迁几率与电2L+1极的跃迁几率有相同的数量级。
由上述角动量守恒和宇称守恒的讨论以及跃迁几率数量级的比较,可以得出始态(Ii,πi)到末态(If,πf)的跃迁选择定则,如表所示。表中ΔI和Δπ分别表示始末态自旋角动量和宇称的变化,括号内的跃迁多极性表示有可能与括号前的跃迁同时出现。 根据跃迁选择定则,可以从始末态的自旋和宇称定出几率最大的跃迁多极性。例如,2+→0+跃迁的多极性为E2,4-→2+跃迁的多极性为M2(E3)。
如果已知跃迁的多极性和始末态中一个能级的自旋和宇称,由选择定则可以推出另一能级的自旋和宇称。不过这样定出的能级自旋一般有两种或三种可能值,需配合其他数据以后,才能肯定其中之一。由实验测得的跃迁多极性推出能级的自旋和宇称,是核谱学的一项重要内容。
另外,如果核初始处于比较高的激发态,由角动量守恒和宇称守恒的讨论及跃迁几率数量级的比较,可知道它往往不能直接跃迁到基态,而要经过一系列的中间态间跃迁,这种多次相联的γ跃迁称为级联γ跃迁。
内转换 同发出γ光子相竞争,原子核从始态跃迁到末态时不发出γ光子,而是通过原子核的电磁场同内壳层电子相互作用,直接把跃迁能量交给内壳层电子,使其发射出来,这种退激过程叫内转换过程,发出的电子叫内转换电子。依照发出电子束自K、L、M等壳层,相应称为K、L、M等转换。
内转换电子的能量E=Eγ-Be,其中Eγ为核的跃迁能量,Be为该电子的结合能。
在相同始末态之间的跃迁,发出第L壳层内转换电子的几率λe(L)与发出γ射线的几率λγ之比,定义为该壳层内转换系数α(L)。
如K壳层内转换系数。
总的内转换系数α为各壳层内转换系数之和α=α(K)+α(L)+α(M)+...。
理论分析表明,内转换系数基本上只同跃迁能量、核电荷数Z、跃迁多极性以及内转换电子所在壳层有关,而同核波函数相关的矩阵元无关,因而可以对它进行比较精确的计算。大致说来,Z增大,α增加很快;随着跃迁能量增加,α减小;L大,α也大。因此内转换对重原子核的低能级显得很重要。通过对内转换系数的测量,可以很好地定出跃迁的多极性,从而确定有关能级的自旋和宇称。
参考书目
卢希庭主编:《原子核物理》,原子能出版社,北京,1981。
P.Marmier and E.Sheldon, Physics of Nuclei andparticles, Academic Press, New York and London,1969.
E. Segrè, Nuclei and particles, 2nd ed., W.A.Benjamin, Reading, Mass., 1977.
γ光子的能量等于跃迁前后核能级能量之差,在千电子伏到兆电子伏之间。
γ跃迁的多极性 指γ跃迁的电磁性质和辐射的多极级,是γ跃迁的重要特性之一。通常用符号E 表示电跃迁,用符号 M表示磁跃迁。当辐射带走的角动量为L媡时,其多极次为2L,L是角动量量子数,,h为普朗克常数。如L=1的辐射称为偶极辐射,L=2的辐射称为四极辐射,L=3的辐射称为八极辐射,其余类推。符号E1、E2、E3等分别表示电偶极辐射、电四极辐射、电八极辐射等;符号M1、M2、M3等分别表示磁偶极辐射、磁四极辐射、磁八极辐射等。
辐射带走的宇称和角动量量子数的奇偶性相同的为电多极辐射,相反的为磁多极辐射。因此,电多极辐射的宇称为(-1)L,磁多极辐射的宇称为(-1)L+1。
由辐射的角动量和宇称可定出γ跃迁的多极性,反之亦然。研究γ跃迁的重要任务之一是从实验定出γ跃迁的多极性,以检验理论的正确性。
γ跃迁几率 指单位时间内发生γ衰变的几率,是γ跃迁的又一重要性质。
由多极辐射理论,可以得到电2L极辐射的跃迁几率λE(L)和磁2L极辐射的跃迁几率λM(L)的公式如下
其中B(EL)和B(ML)分别是EL跃迁和ML 跃迁的约化跃迁几率,k是γ光子的波数,它与γ光子能量Eγ的关系是:。
由上面公式可见,跃迁能量越大,γ跃迁几率也越大。
实验上可以通过测量γ衰变的半衰期或平均寿命求得γ跃迁几率,以便和理论进行比较。
γ跃迁的选择定则 根据角动量守恒定律,对于自旋为Ii宇称为 πi的始态到自旋为If宇称为πf的末态的γ跃迁,光子带走的角动量量子数L可以取下列数值:。
根据宇称守恒定律,光子带走的宇称πγ由下式决定。
另外,关于跃迁几率数量级的比较,有下面三点结论:①同级的电跃迁几率大于磁跃迁几率;②多极级越低,跃迁几率越大;③一般讲,磁2L极的跃迁几率与电2L+1极的跃迁几率有相同的数量级。
由上述角动量守恒和宇称守恒的讨论以及跃迁几率数量级的比较,可以得出始态(Ii,πi)到末态(If,πf)的跃迁选择定则,如表所示。表中ΔI和Δπ分别表示始末态自旋角动量和宇称的变化,括号内的跃迁多极性表示有可能与括号前的跃迁同时出现。 根据跃迁选择定则,可以从始末态的自旋和宇称定出几率最大的跃迁多极性。例如,2+→0+跃迁的多极性为E2,4-→2+跃迁的多极性为M2(E3)。
如果已知跃迁的多极性和始末态中一个能级的自旋和宇称,由选择定则可以推出另一能级的自旋和宇称。不过这样定出的能级自旋一般有两种或三种可能值,需配合其他数据以后,才能肯定其中之一。由实验测得的跃迁多极性推出能级的自旋和宇称,是核谱学的一项重要内容。
另外,如果核初始处于比较高的激发态,由角动量守恒和宇称守恒的讨论及跃迁几率数量级的比较,可知道它往往不能直接跃迁到基态,而要经过一系列的中间态间跃迁,这种多次相联的γ跃迁称为级联γ跃迁。
内转换 同发出γ光子相竞争,原子核从始态跃迁到末态时不发出γ光子,而是通过原子核的电磁场同内壳层电子相互作用,直接把跃迁能量交给内壳层电子,使其发射出来,这种退激过程叫内转换过程,发出的电子叫内转换电子。依照发出电子束自K、L、M等壳层,相应称为K、L、M等转换。
内转换电子的能量E=Eγ-Be,其中Eγ为核的跃迁能量,Be为该电子的结合能。
在相同始末态之间的跃迁,发出第L壳层内转换电子的几率λe(L)与发出γ射线的几率λγ之比,定义为该壳层内转换系数α(L)。
如K壳层内转换系数。
总的内转换系数α为各壳层内转换系数之和α=α(K)+α(L)+α(M)+...。
理论分析表明,内转换系数基本上只同跃迁能量、核电荷数Z、跃迁多极性以及内转换电子所在壳层有关,而同核波函数相关的矩阵元无关,因而可以对它进行比较精确的计算。大致说来,Z增大,α增加很快;随着跃迁能量增加,α减小;L大,α也大。因此内转换对重原子核的低能级显得很重要。通过对内转换系数的测量,可以很好地定出跃迁的多极性,从而确定有关能级的自旋和宇称。
参考书目
卢希庭主编:《原子核物理》,原子能出版社,北京,1981。
P.Marmier and E.Sheldon, Physics of Nuclei andparticles, Academic Press, New York and London,1969.
E. Segrè, Nuclei and particles, 2nd ed., W.A.Benjamin, Reading, Mass., 1977.
说明:补充资料仅用于学习参考,请勿用于其它任何用途。
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