Гамма-спектроскопия
Gamma-ray spectroscopy
Схема γ-переходов между уровнями ядра . Нижний уровень − основное
состояние ядра. Энергии возбужденных уровней относительно основного
состояния указаны справа от уровня. Слева от уровней даны их
спины и четности. Стрелки − γ-переходы. Их энергии даны слева
от стрелки. |
Гамма-спектроскопия
− раздел физики атомного ядра, посвященный исследованию энергетических
спектров гамма (γ) -излучения (зависимостей числа γ-квантов от их энергии),
испускаемого атомными ядрами в распадах и реакциях. В более широком смысле
гамма-спектроскопия включает в себя исследование всех характеристик γ-излучения,
испускаемого не только ядрами, но и атомами и элементарными частицами. К
таким характеристикам испускаемых γ-квантов, помимо их энергии, относятся
времена (или вероятности) их испускания, их моменты количества движения
(мультипольности), тип (электрический или магнитный), поляризация (преимущественная
направленность спина γ-кванта), зависимость вероятности испускания от угла
вылета γ-кванта и нек. другие.
Гамма-спектроскопия является одним из наиболее точных методов
определения характеристик микрообъектов (прежде всего атомных ядер), поскольку
за испускание γ-квантов ответственно электромагнитное взаимодействие, свойства
которого изучены лучше, чем свойства других фундаментальных взаимодействий
(сильного, слабого, гравитационного). Поэтому интерпретация экспериментальных
данных, полученных методами гамма-спектроскопия, является наиболее простой
и однозначной.
Поскольку γ-кванты, испускаемые атомными ядрами (или другими
микрообъектами), возникают при переходах из состояний (уровней) с большей
энергией в состояния (уровни) с меньшей энергией, то по линиям в спектрах
γ-квантов можно установить схемы энергетических уровней ядер (см. рисунок).
По ширинам этих линий можно установить времена жизни уровней и вероятности
их распада. Знание вероятности вылета γ-квантов под различными углами позволяет
найти их мультипольность и тип (электрический квант или магнитный) и, тем
самым, определить спины и четности ядерных уровней, участвующих в γ-переходе.
Кроме того, по характеристикам γ-переходов возможно определение электрических
квадрупольных и магнитных дипольных моментов ядер, т.е. распределений зарядов
и токов в ядрах в различных состояниях.
Одними из наиболее информативных методов ядерной гамма-спектроскопии
являются метод угловых корреляций γ-квантов и ядерная резонансная флуоресценция.
В первом из них исследуются корреляции между углами вылета последовательно
испускаемых ядром γ-квантов. Во втором ядро резонансно поглощает внешний
γ-квант известной энергии и исследуется энергетический спектр вторичных
γ-квантов, испущенных этим ядром.
В исследованиях гамма-спектроскопии используются
гамма-спектрометры.
|