|
|
электрич, зарядом (см. Изотопическая инвариантность). В случае атомных ядер И. м. являются аналоговые состояния ядер-изобар.
ИЗОТОПИЧЕСКИЙ СДВИГ ≈ сдвиг друг относительно друга уровней энергии и спектральных линий атомов разл. изотопов одного хим. элемента; проявляется также во вращат. и колебат. спектрах молекул, содержащих разл. изотопы одного элемента,
И. с. в спектрах ияолированного атома может быть обусловлен неск. причинами. Одна из них связана с движением ядра относительно центра инерции атома (эффект м а с с ы). В системе центра инерции им-
пульс ядра _/* равен сумме импульсов электронов Pi*
Уч╦т движения ядра приводит к появлению в гамильтониане атома члена:
__ 2.M ~ M } ^ 2m ~"~ -L 2m
i i =*= k
где т ≈ масса электрона, М ≈ масса ядра. И. с. равен кваитовоыеханич. среднему от этой величины. Вклад в энергию атома, соответствующий первому члену суммы (*), паз, нормальным или боровским
сдвигом, он равен Д£н=(≈ т/М)&, где 8 ≈ ^pl/Zm ≈
i
энергия атома в случае неподвижного ядра. Вклад, вносимый в энергию атома вторым членом, паз. с п е ц и-ф и ч. И. с, Д£с, он имеет чисто квантовый характер и возникает вследствие обменного взаимодействия атомных электронов.
Сдвиг уровней за сч╦т эффекта массы наиб, важен для л╦гких элементов с массовым числом /4^60; при Л -+ со он исчезает. В случае тяж╦лых изотопов (Л^ЮО) осн. вклад в И. с. вносит эффект объ╦ма. Внутри ядра конечного размера ноле существенно отличается от поля точечного заряда. Поэтому для электрона, проникающего и ядро, наблюдается сдвиг уровня энергии, возрастающий с ростом радиуса ядра. В этом случае И. с. паз. сдвигом за сч╦т эффекта объ╦ма. Такой И. с. наиб, важен в случае конфигураций, содержащих s-элек-тропы, для к-рых максимум электронной плотности достигается на ядре. Для электронен с не равным нулю орбитальным моментом он значительно меньше. Исследование эффекта объ╦ма позволяет получить ряд сведений о структуре ядра.
И. с. принято считать положительным, когда длина волны спектральной линии уменьшается с ростом массы ядра. Различие длин волн, вызванное И. с.т используется в лазерном разделении изотопов.
В молекулах замена атома одного изотопа другим приводит к изменению е╦ привед╦нной массы М и вследствие этого ≈ к изменению вращат, (~/1/ЛГ) и колебат.
({[У~ М) энергий молекул, что и вызывает И, с. в моле-
кулярных спектрах.
Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопии, М.+ 1962; Собелъман И. И., Введение в теорию атомных спектров, [2 изд.], М.,1977;Радциг А. А., Смирнов Б. М., Параметры атомов и атомных ионов, 2 изд., М., 1986; Л е т о х о в В. С,, Нелинейные селективные фотопроцессы в атомах и молекулах, М., 1983. Б. Н. Чич-ксе.
ИЗОТОПИЧЕСКИЙ СПИН (изотопсшш, изоспин; /)^ неаддитивное квантовое число, характеризующее ад-роны, существование к-рого обусловлено изотопической инвариантностью сильного взаимодействия; И. с. одинаков для совокупности адронов, образующих т. н. изотопический мультиплет, и определяет число (п) входящих в него частиц; п=21-\-\. И. с. адронов, как и обычный спил, может принимать целые и полуцелые значения: 0, Уа» 1, 3/21 ∙*∙ ∙ Полный И. с. системы адронов вычисляется по правилам, аналогичным правилам сложения угл, моментов. Суммарный изоспин ядра определяет число разл, зарядовых состояний с примерно одинаковой энергией связи, И. с, сохраняется в процессах сильного взаимодействия и нарушается слабым и эл.-магц. взаимодействиями.
При описании слабого взаимодействия кварков и леп-тонов используют понятие слабого изоспнна /w, к-рый характеризует совокупности этих частиц, имеющих разные электрич. заряды, но ведущих себя сходным образом по отношению к слабому взаимодействию. Число частиц в таких группах равно 2/^4-1. Для кварков и лептонов /w может принимать значения 0, 1/а» Нулевые значения Iw присущи всем кваркам и лептонам
с правой (Л) спиральностыо: 7^=0. Кварки и лептоны с
'левой (L) спиральностыо имеют J^,=1/2 и разбиваются на дублеты, соответствующие тр╦м поколениям фсрми-
онов;
Третья проекция слабого И, с. наряду со слабы м гиперзарядом Yw входит в обобщ╦нную Гелл-Мана ≈ Нишиджимы формулу для элсктрич. заряда: Q≈
≈/в'-р/аУ11'' Слабый И. с. (также, как и слабый гппер-заряд) является источником калибровочного поля (в данном случае тр╦хкомпонентного, 2 компоненты к-рого образуют поля заряж. промежуточных векторных бозонов (W^), а третья компонента в сочетании с калибровочным полем, порождаемым слабым гиперзарядом, образуют поле 2°-бозона и эл.-магн. поле), Симметрия, отвечающая наличию слабого изосшша, спонтанно нарушена за сч╦т взаимодействия с Xussca бозонами. Лит,: Г а з и о р о в и ч С., Физика элементарных частиц, пер. с англ., М., 1&69; Окунь Л, В., Лептоны и кварки, М., 1981. А. А, Комар.
ИЗОТОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ≈ зависимость темп-ры 7"к перехода в сверхпроводящсе состояние металла от его изотопного состава: Тк возрастает при уменьшении ср. атомной массы М изотопа. Для ряда металлов (Hg, Sn, Tl) выполняется (приблизительно) соотношение
Тк ∙ Mt/* = const, но для др. металлов (напр., РЬ, переходных металлов} показатель степени в соотношении
ТК~М~~11* иной. Впервые И. э. наблюдался в 1950 [1, 2]; было установлено, что у изотопа 198Hg TK~ =4,177 К, а у чистой ртути с естеств. изотопным составом (Л/=200,6) Гк~4,154 К. Исследования показали также, что одновременно с Тк изменяется критическое магнитное поле -Як,о (при Т ≈>- 0), но отношение Нк 0/ГК для разных изотопов данного сверхпроиодящего металла оста╦тся постоянным. Н.э. свидетельствует, что сверхпроводимость связана с массой частиц, образующих кристаллич. реш╦тку, и обусловлена взаимодействием электронов с фонолами (колебаниями реш╦тки). Лит.: Maxwell EM Isotope effect in the superconductivity ol mercury, «Phys, Rev.», 1950, v. 78, p. 477; Reynolds С. А. и др., Superconductivity of isotopes of mercury, там же. p. 4H7.
ИЗОТОПНАЯ ХРОНОЛОГИЯ ≈ определение абс. возраста горных пород, минералов, следов древних человеческих культур и в целом Земли по накоплению в них продуктов распада радиоакт. пуклидов. Идея И. х. принадлежит П. Кюри (P. Curie) п Э. Резерфорду (Е. Rutherford). При И. х. учитывают, что радиоакт. распад каждого радионуклида происходит с пост, скоростью. Он приводит к накоплению конечных стабильных нуклидов, содержание к-рых D сиязапо с возрастом
t исследуемого объекта соотношением: D = Р (ег*≈1), где Р ≈ число атомов радионуклида, Я ≈ постоянная распада. Отсюда:
t=j-ln(l+D/P).
В И. х. наиб, распространены свинцовый, аргоновый, стронциевый п углеродный методы. В первом используется накопление радиогенного свинца в результате
распадов *»U -^ 208РЪ, 235U ^ 207Pb, 2s2Th -> 208Ph. Аргоновый метод основан на радиогенном накоплении Аг
Д Ч
в калиевых минералах 40К -^ 40Аг (см. Электронный захват]. Стронциевый метод основан на р-распаде
о ≈
S7Rb ≈> S7Sr. Для оценки возраста объектов ^60 000 лет используется ради о углеродный метод. В земной атмо-
X
о
121
