КОЛЛЕКТИВНЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР

КОЛЛЕКТИВНЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЯДЕР

- много-нуклонные возбуждения атомных ядер, в к-рых движение отд. нуклонов коррелировано. По энергии К. в. я. можно разделить на низкочастотные колебательные и вращат. возбуждения (до энергий 2,5- 3 МэВ) и высокочастотные возбуждения, наз. гигант скими резонансами, с энергией ~10 МэВ (рис.). В образовании низкочастотных К. в. я. в основном принимают участие нуклоны частично заполненных оболочек, в образовании высокочастотных - нуклоны из заполненных оболочек. К. в. я. проявляются в структуре спектров возбуждённых состояний ядер, в их статич. свойствах (магн. и электрич. моменты) и в усилении эл.-магн. переходов. Исследование К. в. я. наряду с одночастичными возбуждениями позволяет получить информацию о свойствах ядра и о деталях его внутр. структуры (см. Оболочечная модель ядра).

Коллективное движение ядра существенно отличается от коллективного движения молекул. Атомы в молекулах образуют "жёсткую" структуру. Поэтому коллективное движение молекулы сводится к изменению её ориентации в пространстве (т. е. к вращению) и к нормальным колебаниям атомов вблизи положения равновесия. Ядро можно рассматривать как систему почти независимых квазичастиц - нуклонов, движущихся в ср. поле. Разл. типы К. в. я. формируются под действием слабого взаимодействия между квазичастицами (т. н. остаточное взаимодействие), коррелирующего их движение. Сложная структура ядерных сил ( обменные взаимодействия, спин-спиновые и др.) приводит к тому, что ядро является уникальной мно-гофермионной системой с точки зрения многообразия коллективных видов движения (мод). Можно считать, что моды остаются (приблизительно) независимыми при образовании спектра возбуждённых состояний ядра.

Мн. типы К. в. я. можно установить, используя классич. макроскопич. картину движения ядра как тела конечных размеров, состоящего из двух сортов частиц - протонов и нейтронов. Тривиальным является постулат. движение ядра, более интересно - вращательное движение ядер (несферических). Последнее связано с квадруыольной степенью свободы ядра, к-рая ответственна за наиб. распространённый вид низкочастотных К. в. я. (см. также Высокоспиновые состояния ядер). Первый возбуждённый уровень почти всех известных ядер имеет угл. момент I=2 и чётность . В сферич. ядрах это колебат. возбуждение, представляющее собой почти гармонич. колебания квадрупольного типа относительно сферич. равновесной формы. В области деформированных ядер состояния 2⁺ относятся к первому вращат. возбуждению. Последующие уровни колебат. и вращат. возбуждений образуют т. н. коллективные полосы. Состояния в полосе связаны между собой интенсивными (приблизительно в 100 раз больше одночастичных) прямыми или каскадными эл.-магн. E2-переходами (см. Мультипольное излучение). Переходы между уровнями полосы и др. возбуждёнными состояниями ядра значительно слабее. Коллективные полосы квадрупольного типа обнаружены у всех ядер, не слишком близких к магическим ядрам. В большинстве случаев эти полосы нельзя разделить на чисто колебательные и чисто вращательные. Это прежде всего относится к переходным от сферических к деформированным ядрам, квадрупольные возбуждения к-рых образуют сложную промежуточную структуру колебательно-вращат. типа. В нечётных и нечётно-нечётных ядрах структура полос искажается взаимодействием нечётного нуклона с коллективным движением. Свойства квадрупольных К. в. я. существенно зависят от парных корреляций нуклонов сверхпрово-дящего типа.

Октупольные К. в. я. наблюдаются у всех ядер, в т. ч. и магических. Они в основном представлены первым колебат. состоянием 3^- . О низкочастотных К. в. я. более высокой мультипольности данных мало. Нек-рые типы гигантских резонансов также являются колебаниями формы ядра разл. мультипольности, тогда как другие не имеют классич. аналога.

Теоретич. описание К. в. я. основано на двух разл. подходах - феноменологическом и микроскопическом. В феноменологич. моделях вводятся коллективные степени свободы ядра. Соответствующий коллективный гамильтониан содержит феноменологич. параметры (индивидуальные для каждого ядра), к-рыс, как правило, подбираются из условия наилучшего согласия с экспериментом. В основе микроскопич. подхода лежит представление о ядре, как системе нуклонов, движущихся в ср. поле и взаимодействующих друг с другом (остаточное взаимодействие). Последнее, как правило, вводится феноменологически. Напр., короткодействующее спаривательное взаимодействие и длиннодействующее квадрупольное, ответственное за квадруполь-ные степени свободы ядра. Параметры остаточного взаимодействия подбираются сразу для большой группы ядер.

Лит.: Бор О., Моттельсон Б., Структура атомного ядра, пер. с англ., т. 2, М., 1977. И. М. Павличенков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.