1. А. Нейтрон и протон находятся в состояниях с |l,s,j>n = |1,1/2,3/2>,
|l,s,j>p = |1,1/2,3/2>.
Какие значения может иметь полный момент системы j? Б. Два нейтрона находятся в состояниях |l,s,j>1 = |1,1/2,3/2>
и |l,s,j>2 = |1,1/2,3/2>.
Какие значения может иметь полный момент системы j?
В случае А нейтрон и протон
не являются тождественными частицами, поэтому полный момент системы | j1 – j2 | < j < j1 + j2,
то есть j = 0, 1, 2, 3.
В случае Б значения j = 1, 3
запрещены принципом Паули, т.к. в этом случае тождественные частицы будут иметь
одинаковый набор квантовых чисел l, s, j, jz, что недопустимо.
Поэтому j = 0, 2.
Поясним сказанное. В таблице представлены возможные значения
суммарной проекции полного момента j двух фермионов с j1 = j2 = 3/2
на ось Z, то есть значения jz = (j1)z + (j2)z.
-3/2
-1/2
1/2
3/2
-3/2
-3
-2
-1
0
-1/2
-2
-1
0
1
1/2
-1
0
1
2
3/2
0
1
2
3
Если фермионы тождественны, то они не могут иметь одинаковые наборы n, l, j, jz.
Поэтому необходимо исключить все наборы jz= (j1)z + (j2)z,
находящиеся на диагонали таблицы. Кроме того, два состояния, различающиеся
обменом (j1)z
и (j2)z, являются одним и тем же состоянием. Поэтому можно
исключить jz, находящиеся ниже диагонали. Итак, приходим к следующей
таблице
-3/2
-1/2
1/2
3/2
-3/2
-2
-1
0
-1/2
0
1
1/2
2
3/2
Набор jz = -2, -1, 0, 1, 2 соответствует j = 2. Оставшееся
значение jz = 0 соответствует j = 0. Таким образом, для тождественных
фермионов остаются j = 0 и 2.