Найти полный момент (квантовое число j) системы двух нуклонов в s‑состоянии (l = 0).

    Полный момент системы vec_J= vec_S1 + vec_S2; j = |s1 −s2|, |s1 + s2|. Проекции полного момента для j = 0: jz = 0, для j = 1: jz = ±j, ±(j −1) = -1, 0 1. С другой стороны, проекция jz = sz1 + sz2 и зависит от значений проекций спинов нуклонов. Возможные комбинации sz1 и sz2 и соответствующие значения j удобно представить в таблице Слэтера.
    Наборы проекций моментов, соответствующие значениям полных моментов, формируют ряды Клебша. Для j = 1 это ряд –1; 0; 1 (правый столбец и верхний ряд значений), для j=0 – значение 0 (левая нижняя ячейка). Таким образом, два различных нуклона, протон и нейтрон, могут образовывать две группы состояний: триплет j = 1 (число проекций jz равно 2j+1=3) и синглет j=0 (одна проекция jz=0). Триплет формируется из состояний, симметричных относительно перестановок частиц 1 и 2 (стрелки ↑ и ↓ обозначают проекции спина нуклона +1/2 и -1/2):

                                    

 Синглету соответствует антисимметричное состояние: |J,Jz> = |0,0> = (1/√2)|↑↓−↓↑>.
    В случае двух нуклонов одного типа (двух протонов или двух нейтронов), как в случае двух тождественных фермионов, необходимо учесть принцип Паули. Суммарная волновая функция должна быть антисимметричной относительно перестановок частиц и наборы квантовых чисел частиц должны отличаться: sz1 ≠ sz2. В этом случае единственно возможным является состояние j=0.

    Это также легко видеть на примере таблицы Слэтера, где в случае двух тождественных фермионов необходимо убрать диагональные элементы (sz1 = sz2), а также исключить состояния, находящиеся ниже диагонали, чтобы избежать двойного учета состояний, отличающихся обменом sz1 и sz2.
    В природе реализуется связанное состояние протона и нейтрона (pn) с полным моментом J = 1 – дейтрон. Отсутствие у дейтрона состояния J = 0, а также отсутствие связанных дипротона (pp) или динейтрона (nn) позволяет сделать вывод о зависимости ядерного взаимодействия от взаимной ориентации спинов нуклонов.

 

На головную страницу

Рейтинг@Mail.ru