Главная > Квантовая механика, Т.2
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 3. Полуклассическая теория кулоновского возбуждения ядер

В качестве приложения рассмотрим кулоновское возбуждение ядра заряженной частицей, например, протоном.

Предположим, что монохроматический пучок протонов сталкивается с ядерной мишенью. В результате столкновений ядра мишени совершают переходы из основного состояния а в возбужденные состояния. Вычислим сечение перехода в данное возбужденное состояние

Обозначим заряд ядра, Н — его радиус, — спины и энергии состояний соответственно. Имеется линейно независимых состояний а, которые можно отличать друг от друга по величине компоненты спина по направлению данной оси квантования; этим состояниям соответствуют векторы . Если — гамильтониан ядра, то

Обозначим энергию столкновения в системе центра масс протона и ядра, — энергию возбуждения ядра, — направление налетающего протона, направление неупруго рассеянного протона и — угол между этими направлениями. Нам нужно вычислить величину

т. е. сечение процесса, в котором протон неупруго рассеивается в направлении а ядро переходит из состояния в состояние

Рассмотрим взаимодействие протона и ядра. Для больших расстояний между протоном и ядром оно сводится

к чисто кулоновскому взаимодействию . С уменьшением вид потенциала начинает отличаться от этой простой формы. Пока отличие имеет чисто электромагнитное происхождение и сводится в основном к разности между точным кулоновским взаимодействием и членом

где — координата протона в ядре.

Как только протон «проникнет» в ядро особо важную роль приобретут ядерные взаимодействия, которые будут значительно превышать электромагнитные взаимодействия.

Если энергия Е достаточно мала, то кулоновское отталкивание не позволяет протону приблизиться к ядру и, следовательно, остается доминирующим взаимодействием в течение всего процесса столкновения. Движение протона и ядра определяется тогда в первом приближении гамильтонианом

где кинетическая энергия протона. Движения протона и ядра полностью разделяются. Последнее остается в своем основном состоянии, в то время как протон упруго рассеивается, и дифференциальное сечение дается формулой Резерфорда (VI. 29)

где а — половина наименьшего расстояния между протоном и ядром при классическом рассмотрении их движения

Данное приближение оправдано, если

Дополнительно будем предполагать, что

где

Из-за отличия взаимодействия протона и ядра от могут произойти неупругие столкновения. Так как по условию (28)

протон лишь незначительно «проникает» в ядро, отличие сводится в основном к члену V. В силу условия (30) кулоновское рассеяние можно рассматривать классически (§ VI. 5). Движение протона есть движение волнового пакета пренебрежимо малых размеров, центр которого удовлетворяет соответствующим классическим уравнениям движения. В данном неупругом столкновении движение протона также можно рассматривать классически. Если пренебречь членом V, то решение классических уравнений движения известно. При этом требуется, чтобы можно было также пренебречь энергией переданной в течение столкновения от протона ядру. Такое приближение оправдано, если выполнено условие (29). Так как траектория протона определена, V становится зависящим от времени возмущением, действующим на динамические переменные ядра

и может вызвать переход Поскольку вероятность перехода мала (a posteriori можно оправдать, что 1), то достаточно ограничиться приближением первого порядка. Формула (25) дает

Искомое сечение равно произведению этой вероятности на сечение Резерфорда

Остается вычислить Мы ограничимся только тем, что приведем схему вычислений. Обозначим полярные координаты векторов соответственно; зависят от . Если разложить по сферическим функциям то получим

где

Разложение справедливо только при что в нашем случае всегда выполняется, поскольку протон не «проникает» в ядро. Подставляя разложение (34) в формулу (32), получаем

Коэффициенты зависят только от классической траектории протона и могут быть найдены численным интегрированием.

Операторы есть стандартные компо» центы электрического -польного момента (см. § XIII. 33). Следовательно, в формуле (37) отличны от нуля только те матричные элементы, которые удовлетворяют правилам отбора по моменту и четности

— четности состояний соответственно). Кроме этого, согласно теореме Вигнера — Эккарта

В силу правил отбора (39) сумма в (37) ограничена конечным числом значений I определенной четности и только одним значением . Грубая оценка показывает, что -вклад составляет порядка от -вклада. Таким образом, можно оставить только член, отвечающий наименьшему значению допустимому правилами отбора: либо либо Обозначив это значение имеем

Подставляя это выражение в формулу (33), получаем теоретическое значение для сечения, которое можно сравнить с экспериментальными данными.

В эксперименте, где ядра мишени не ориентированы и не наблюдается ориентация возбужденных ядер, измеряемое сечение получается усреднением определенного выше сечения по возможным значениям и суммированием по возможным значениям Принимая во внимание соотношения

ортогональности коэффициентов Клебша—Гордана, получаем

Зависимость сечения от углов определяется выражением, стоящим в скобках, и должна быть найдена численно. Отметим, что начальное и конечное состояние ядра входит в эту формулу только посредством таких характеристик, как спин, четность и квадрат модуля матричного элемента электрического -польного момента который фигурирует как множитель пропорциональности. Следовательно, сравнение полученной формулы с экспериментом дает непосредственный способ определения этих характеристик структуры ядра.

1
Оглавление
email@scask.ru