Электрический квадрупольный момент ядра
Nuclear electric quadrupole moment

    Электрический квадрупольный момент ядра − величина, характеризующая отклонение распределения электрического заряда в атомном ядре от сферически симметричного. Внутренний электрический квадрупольный момент ядра Q₀ измеряется в системе координат ядра. Величина внешнего электрического квадрупольного момента ядер Q измеряется в лабораторной системе координат. Для аксиально-симметричного относительно оси z ядра электрическим квадрупольным моментом ядра называется величина, определяемая соотношением

,

где ρ(r) - плотность заряда  в точке r внутри ядра.
    Q₀ характеризует отличие распределения заряда ядра от сферически симметричного. Для сферически симметричного ядра Q₀ = 0. При Q₀ < 0, ядро является сплюснутым вдоль оси z эллипсоидом, при Q₀ > 0 ядро - вытянутый вдоль оси z эллипсоид.
    Внешний электрический квадрупольный момент Q связан с внутренним электрическим квадрупольным моментом Q₀ соотношением

,

где J − спин ядра.
    Электрический квадрупольный момент измеряется в барнах (1 б = 10^-24 см²).
    Значения квадрупольных моментов ядер Q показаны на рис. 1. Наблюдаются следующие закономерности:

1. Равенство нулю квадрупольных моментов магических ядер (Z, N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126). Таким образом, эти ядра сферические или близки к ним.
2. Квадрупольные моменты растут при отходе от магических ядер, достигая наибольших значений в середине между магическими числами.
3. Большие величины квадрупольных моментов характерны для вытянутых ядер
   (Q > 0). Число вытянутых ядер больше, чем сплюснутых.

    Представленные на рис. 1 квадрупольные моменты относятся к ядрам, находящимся в основных состояниях. В возбужденных состояниях ядра его электрический квадрупольный и магнитный моменты могут иметь другие значения. На рис. 2 показана форма ядра ¹⁸⁶Pb в различных состояниях.
    Собственный квадрупольный момент однородно заряженного эллипсоида описывается соотношением

где b и a – соответственно большая и малая полуоси эллипсоида.
    Если для оценки степени отклонения формы ядра от сферической ввести параметр деформации β и средний радиус ядра , определяемые соотношениями

то можно получить величину квадрупольного момента ядра

.

Обычно для ядер β < 0.6.

Рис. 1. Наблюдаемые квадрупольные моменты ядер <Q>.

Рис. 2. Форма ядра 186Pb в различных состояниях.