Найти полный момент (квантовое число j)
системы двух нуклонов в s‑состоянии (l = 0).
Полный момент системы
=
1
+ 2;
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.