Ориентированные ядра

Ориенти́рованные я́дра (поляризованные ядра) — атомные ядра, спины которых ориентированы не хаотично, а имеют преимущественную направленность в пространстве. В веществах, встречающихся в природе, атомные ядра не ориентированы.
Для получения ориентированных ядер разработаны специальные методы, основанные на наличии у ядер дипольных магнитных и квадрупольных электрических моментов, направленных вдоль их спинов. Эти методы разделяются на статические и динамические.
В статических методах используется ориентирующее взаимодействие магнитного поля с магнитными дипольными моментами ядер (ориентация тем сильнее, чем больше поле и магнитный момент ядра) и взаимодействие ядерного квадрупольного момента с неоднородным электрическим полем. В случае магнитного поля появляется поляризация, а в случае электрического — выстроенность (квадруполизация). Тепловое движение атомных ядер подавляет ориентирующее действие полей. Магнитные и электрические моменты ядер столь малы, что даже в предельно достижимых полях при комнатных температурах спиновая упорядоченность ядер, находящихся в тепловом равновесии с веществом, оказывается ничтожно малой. Поэтому для получения ориентированных ядер статическими методами наряду с достаточно сильными полями необходимо охлаждение вещества, содержащего ядра, до сверхнизких температур. В связи с трудностями, связанными с осуществлением таких температур и полей, для получения ориентированных ядер широко используются «внутренние» поля, создаваемые на ядрах внутриатомными электронами. Напряженности этих полей значительно превосходят то, чем располагает экспериментальная техника создания «внешних» полей. Если внутренние поля ориентировать в пространстве одинаково, то совокупность ядер окажется в очень сильном поле. Неоднородные электрические поля, достаточные для выстраивания ядер, удается создать, используя внутренние электрические поля в некоторых веществах с ковалентными химическими связями, когда электронное облако, окружающее ядро, резко асимметрично. В этом случае охлаждаемое вещество, содержащее выстраиваемые ядра, берется в виде монокристалла.
В динамических методах тепловое равновесие системы ядерных спинов искусственно нарушается таким образом, что возникает спиновая упорядоченность. В большинстве динамических методов во внешнем магнитном поле (статически) ориентируются электронные спины. Далее с помощью методов электронного парамагнитного резонанса и ядерного магнитного резонанса ориентация электронных спинов передается системе ядерных спинов. Ориентированные ядра используются в ядерной физике для исследований спиновой зависимости ядерных сил и для определения спинов, магнитных моментов и четностей возбужденных состояний атомных ядер. В физике твердого тела с их помощью исследуют внутрикристаллические поля.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика