
книги из ГПНТБ / Зелевинский, В. Г. Ядерное вращение и высокие вращательные состояния
.pdfл6 1
лЛ ^
Через Qq и |
Q.q в (5 .5 6 ) обозначены статические м.э. |
||||
<( В ) ... 1О. У |
внутренних квадрупольных моментов массы |
||||
|
ПР |
• |
и |
Пп |
-протонный и |
и заряда соответственно; ц.о |
|
Ц.о |
нейтронный вклады в статический квадрупольный момент 0,0
( считается, что |
|
|
|
|
Подобно (5 .5 4 ), |
выражение (5 .5 6 ) состоит из универ- |
|||
сального и специфического ( исчезающего при |
Бр = |
• |
||
когда оператор |
Qс превращается в один из параметров |
|||
поля |
J слагаемых. |
|
|
|
Результаты численных расчетов параметров |
ct |
и 20 |
для ядер редкоземельной области приведены в таблице 3 со вместно с экспериментальными данными. Детали расчетов и обсуждение погрешностей содержатся в /13/. В большинстве случаев имеется хорошее согласие с экспериментом. Причины существующей в ряде ядер недостаточности однопараметри ческих формул (2 .1 2 ) обсуждались в разделе 2. Таблица 3
дает много предсказаний для проверки которых пока нет данных. 12)
Т А Б Л И Ц А 3.
Сравнение вычисленных неадиабатических параметров /13 / с экспериментальными данными.
1 2) г, |
а |
В ядрах, где |
го-полоса неизвестна, теоретические |
предсказания имеют лишь условный смысл.
|
теор |
/ |
62 |
|
|
|
|
|
Изотоп |
сСэт . ! # z T . 1 0 3 |
2пКСЛ- 10ъ |
||||||
• |
10 |
|||||||
‘ i5i$m |
26 |
|
.20+6 /37/ |
42 |
54+14/9/ |
|||
|
5,8 |
6+6/88/ |
17 |
30+32/88/ |
||||
i5bL i |
22 |
|
19,5+4 /37/ |
39 |
43+20/9/ |
|||
6,4 |
3,5+4,5/37/ |
19 |
50+30/9/ |
|||||
ы и |
з д |
|
21 |
20+8 /9/ |
||||
i5% |
30 |
|
50 |
|
|
|
||
l5% |
9,3 |
|
24 |
|
|
|
||
,6% |
5,3 |
|
25 |
|
|
|
||
162 Dll |
7,3 |
|
32 |
|
|
|
||
i54 % |
31 |
|
50+25/36/ |
58 |
|
|
|
|
160 Ьг° |
|
|
|
|
||||
3,9 |
-15+28/89/ |
29 |
|
|
|
|||
162 u |
11 |
|
33 |
|
|
|
||
16ЦSz |
7,3 |
|
39 |
30+15/60/ |
||||
156 бъ |
2,7 |
6+30/90/ |
32 |
|
|
|
||
168 бъ |
3,6 |
|
47 |
|
|
|
||
т Ьъ |
9 Д |
|
40 |
|
|
|
||
,6 0 Y5? |
136 |
* |
133 |
|
|
|
||
I62yjj6 |
10 |
|
39 |
|
|
|
||
1б4у$б |
|
|
|
|
||||
4,1 |
|
47 |
|
|
|
|||
16S yg6 |
|
|
|
|
||||
2,6 |
|
100 |
|
|
|
|||
IGSyg |
|
|
|
|
||||
6,1 |
|
33 |
|
|
|
|||
120 Yg |
|
|
|
|
||||
5,9 |
|
46 |
|
|
|
|||
172Y6 |
|
|
|
|
||||
5,4 |
25+38/90/ |
34 |
58+25/91/ |
|||||
Щ д |
1,1 |
18+38/90/ |
27 |
35+9 /92/ |
||||
ЩВ6 |
2,4 |
7+49 /90/ |
114 |
|
|
|
||
1б6|^^6 |
19 |
|
43 |
|
|
|
||
168pf6 |
|
|
|
|
||||
9,4 |
|
49 |
|
|
|
|||
170 Hf6 |
|
|
|
|
||||
5,5 |
|
32 |
|
|
|
|||
m H( |
15 |
|
49 |
32+3 |
/93/ |
|||
174Hf |
|
|||||||
14 |
|
39 |
25+5 /9,94/ |
|||||
1/SHf |
3,8 |
|
26 |
12+5 |
/12/ |
|||
|
|
|||||||
^H t |
3,8 |
|
57 |
13+38 |
/95/ |
|||
4,9 |
|
16 |
|
|
|
|||
IS0W 6 |
19 |
|
54 |
|
|
|
||
182 W |
|
|
|
|
||||
10 |
|
30 |
|
|
|
Примечания: я)для полосы,построенной на уровне 1196 |
кэв- |
|
о) |
н -полоса неизвестна. |
’ |
63
9. |
Полезно сравнить результаты микроскопической тео |
|||||||
рии с феноменологическим подходом, основанным на схеме |
||||||||
О.Бора-Моттельсона, где неадиабатические поправки возни |
||||||||
кают от явного смешивания полос. |
|
|
|
|||||
Гамильтониан, смешивающий полосы |1Кр/> |
и |
|||||||
аксиального ядра с |лк]=я |
, имеет вид |
|
|
|||||
|
|
Н ' = Ь л Т_д +3 . C. J |
|
|
(5 .5 7 ) |
|||
где |
-оператор,переводящий из одного внутреннего сос |
|||||||
тояния в другое, напр., рождающий фотон, а |
Тд |
- состав |
||||||
ленный из компонент |
I |
тензор с требуемыми правилами |
||||||
отбора. Учет возмущения (5 .5 7 ) дает новые стационарные |
||||||||
состояния |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф1'р= |1 К р > -а 1р'р |1 к у > ,Ф к(,."|1 К 'р > + а 1р'р|1Кр>,(5.58) |
||||||||
где коэффициенты смешивания |
|
|
|
|
||||
аГрГ <1К'|т.л]1К > ^ р , |
* р,р= |
|
|
|
|
(5 .5 9 ) |
||
Мультипольный оператор |
Хул имеет в обобщенной моде |
|||||||
ли вид |
^ |
( первый член р яд а (2 .1 1 )). Его м.э. по |
||||||
возмущенным состояниям (5 .5 8 ) совпадают с м.э. в старом |
||||||||
базисе от преобразованного оператора |
Хр |
= Хр + дХрт где |
||||||
^=[*т-л +^ Тл»P |
f |
i W |
% ] |
|
<5-в0) |
Собирая все примеси, мы придем к ряду вида (2 .1 1 ). |
Если. |
ч |
, в ко- |
нас интересуют переходы между полосами D и р |
64
торых статические средние |
|
имеют близкие значения (как |
|
квадрупольные моменты |
, |
CJ, - и JJ —полос), то глав |
|
ный вклад в (5 .6 0 ) есть |
|
|
|
^ = * Х ь [ Т - ь 1 |
$ ] + э . с . |
(S .6 D |
|
Из (5 .6 1 ) вытекает, что поправки к межполосным м.э. |
|||
различных операторов /у |
имеют универсальный характер |
и, кроме геометрических факторов, зависящих от ранга 'б ,
относятся между собой как средние от статических мульти-
полей <у Х ,^)* |
. В частности, для смешивания |
- и J3 |
||
полос в низшем порядке находим формулы (2 .1 2 ) |
с |
|||
|
|
Qo V |
(5 .6 2 ) |
|
2 |
Щ |
Z 0= а Е„ |
||
|
Отсюда следует используемая иногда при обработке експе -
римента /66/ связь
А
%
В(Е2)ЙГ ■ |
(5.ез) |
|
В(Е2) « |
1 |
|
Поскольку б МПВ /60/ нет однозначного рецепта введе ния связи полос, расчёты фактически основаны на феномено логическом подходе (5 .5 7 ), где источником связи с враще нием служит зависимость найденного в МПВ момента инер ции от коллективных координат |5 , "У, Л , /б . Тогда ана -
логично (5 .5 2 ) можно получить смешивающий оператср(5.59
у _ (3q |
Q-o |
|
2 W jj# d p |
Q.0 |
(5 .6 4 )l |
ll
i
65
10, Микроскопическая теория, разграничивающая адиа батическое искажение и смешивание, показывает недоста -
точность феноменологической схемы. Универсальность ре зультатов последней и жесткая связь .м.э. различных опера торов являются следствием ограничения несколькими коллег-
.;тивными степенями свободы. В то же время в микротеории,
помимо тех же колл^ективных переменных, фигурируют вза имодействующие с ними одночастичные степени свободы, ко торые описываются динамической м.п. и дают в наблюда -
емые величины (5 .5 4 , 5 6 ) вклады, специфические для каж
дого оператора. Универсальные же вклады в оС
(5 .5 4 ), действительно имеют структуру (5 .6 4 ).
Второе принципиальное отличие от феноменологии обус
ловлено тем, что колебательные с-шени свободы можно от
делить от одночастичных лишь, если частоты |
НО-*-0 . Поэ |
||||||||
тому, даже оставив в |
'Zq |
(5 .5 6 ) лишь универсальную |
|||||||
часть ( положив |
€р |
= |
), |
мы не получим результата |
|||||
феноменологии (5 .6 3 ) |
из-за того, что |
Иа |
содержит, |
кро |
|||||
ме статического момента инерции |
, величину |
( |
ИЗ ), |
||||||
зависящую от частоты перехода. Особенно важна завися - |
|||||||||
мость $ |
( Ш ) |
в производных. Для универсальных частей |
|||||||
(X и £ q |
, используя нормировку переходов |
В-*-0 |
в при |
||||||
ближении хаотических ф аз/26/,.получим ( 10 = Юд ) |
|
||||||||
^ яв ( Е г С |
& . Ш 4 ? # |
|
|
|
|
||||
2 Zo",B(E2)W ~ |
цйо |
4 Ш ) - к |
' |
(5 .6 5 ) |
|
||||
|
13 |
|
7 |
U) |
|
|
|
|
66
Это отношение стремится к единице (5 .6 3 ) лишь при |
|
||
Ш-*- О. |
|
|
|
Для нахождения отличия спектра ядра от идеального |
|
||
(2 .1 ), т.е. для вычисления коэффициента В (4 .1 ) нужны |
|
||
уравнения более высоких порядков (5. 1 8 ). В 3 |
порядке |
по |
|
вращению возникают как члены типа |
в (6 ,2 7 ), |
пе- |
|
ренормирующие момент инерции, так и тензоры |
1(3) |
, |
|
П ^ т |
|||
определяющие член В 1^ |
. Такого же типа поправки: да |
ются и высшими порядками по смешиванию полос, но как уже упоминалось, они малы по сравнению с поправками от иска жения. Вычисление спектра (4 .1 ) проведено в работе /67/
и дает хорошее согласие с экспериментом, ликвидируя имев шееся в МПВ /22,23/ расхождение без введения новых па раметров.
Изложенный метод вычисления надиабатических эффектов
позволяет построить количественную теорию в области-
& <?Г 1 . С ростом момента и уменьшением Е из-за
разрушения спаривания параметр 8" растет и адиабати ческое разложение (5 .2 4 ) становится плохим.
6.' О микроскопическом описании высоких вращательных*1
состояний.
1. Микроскопической теории, корректно описывающей аномалии вращательных полос (раздел 4 ) пока не существу ет. Это связано как с неясностями трактовки и многообра-
67
зйем мыслимых механизмов, так и с трудностями решения квантовой задачи многих тел. Положение не спасают точно решаемые модели /68,46,69/, которые в основном учитыва ют лишь разрушение спаривания. Эти модели полезны, но вряд ли применимы к реальным ситуациям; попытки экстра полировать их предсказания на конкретные ядра обычно не согласуются с экспериментом.
Попытки создания теории обычно основываются на МПВ,
где рассматривается врчтение аксиального ядра вокруг оси,
перпендикулярной оси симметрии. Альтернативным является вариационный подход /70/, где пробная внутренняя функция проектируется на состояния с определенным моментом. Рас сматривая проекционный метод как феноменологический
/7 1/, можно показать, что он дает разумное описание вра щательных спектров ниже точки сингулярности. Аналогично
вариантам (4 i7 ) V M I |
, асимптотика спектра здесь |
также является эквидистантной. Если внутреннее состояние |
|
выбирается как вакуум по квазичастицам, а вариация пара |
|
метров (минимизация энергии) совершается после проекти |
|
рования на определенный момент, то метод оказывается эк |
|
вивалентным МПВ /72,7 3/. Однако вычисления при высоких |
|
моментах сомнительны (необходимо извлечь из внутренней |
функции малую компоненту с данным I |
). |
Поэтому подхода, основанные на МПВ, |
кажутся более |
обещающими. Ограничиваясь приближением Хартри-Фока-
Боголюбова, можно ввести м.п. |
Г |
и самосогласованное, |
||||
поле 5 в собственной системе ядра. Тогда уравнения |
||||||
МПВ примут вид (ср. (5 .1 1 ) |
). |
|
|
|
|
|
|>, * - £ & ] |
= 0 |
, |
|
Г 2 = Г. |
|
|
Для решения (6 .1 ) формально достаточно найти |
полный на |
|||||
бор собственных функций |
{ т?) |
оператора |
|
|
||
|
|
|
jx |
|
|
(6.2 ) |
и, аналогично (5 .2 8 .2 9 ) |
при каждом значении |
Я |
за |
полнить квазичастицами наинизшие состояния. Находя затем средний момент
= Tr (Jxг), |
(в.з) |
отождествляя его с 1 и вычисляя из (3 .3 ) |
энергию систе |
мы, получим спектр Е j |
|
Такая программа наталкивается на ряд трудностей. Во-
первых, оператор (6 .2 ) содержит два выделенных направле ния - ось Z симметрии поля “5 и ось X вращения.
В такой ситуации мы Ее знаем хороших квантовых чисел. В
общем виде можно лишь рассмотреть адиабатическую область
малых Q , либо область, где основную роль играет враще
ние, а деформация мало существенна /45/. Нетрудно пока- •
зать, что если Д 6 - характерное расстояние между рас щепленными по деформации уровнями с |А ] з ) = I, которые
69
связываются силами Кориолиса (ср. |
(3 .1 7 ) |
), то в вычисле |
|
ния (даже без спаривания) входит |
величина |
типа |
|
|
. Нас же интересует область, где парамет |
||
ры |
| Л и 52 одного порядка величины. Хорошие |
приближенные методы решения уравнения Шредингера с га мильтонианом (6 .2 ) здесь отсутствуют.
Во-вторых, и это главное, решение задачи должно быть
согласованным,.
раРй[г ' “ + ТГ-в(Х$Т^). (6-4)
Именно условия согласования определяют разрушение сверх-
текучести ( Д ) и форму ядра ( ) как функции 52..
В такой постановке задача находится на пределе возможнос ти современных вычислительных машин. Лишь при ограниче-
не'и малым.? одночастичным пространством (один j -уро вень в упоминавшейся в разделе 4 модели /52/ с выстраи ванием пар) и моделировании остатка фиксированным рота тором молено получить определенные результаты.
2.Выясним вопрос о применимости МПВ. Эта модель
(раздел 3 ) выводится из квазиклассических аналогий /16/
или из соображений сохранения момента в среднем (52. -
лагранжев множитель). Комбинируя последний подход с ме тодом самосогласованного поля, придем к формулировке МПВ;
совпадающей с (6 .1 ) /74/. Покажем /3/, что МПВ является частным случаем квазиклассического приближения в методе
70
обобщенной м„п,
Как видно из результатов раздела 5, в каждом порядке
по параметру адиабатичности возникают члены новой тензо
рной структуры с максимальной степенью , а также чле
ны предыдущих структур , которые отличаются от первых
на некоторую степень |
j / I „ Члены первого типа определя |
ла) v (2) _.(5) |
й |
ют 'г ’ Чк5 ЧкС’ ' ° |
* т'е - адиабатический момент инер |
ции (5 .3 5 ), искажение параметров поля (5 .4 1 ) и вероят -
ностей перехода (5 .5 4 , 5 6 ), член В в спектре (4 .1 ). Чле ны же второго типа ответственны, например, за перенорми
ровку скалярных величин ( в (5 .2 5 ) или поправка к
моменту инерции, вычисленная в /67/). В адиабатической области ( J >, I ) члены обоих типов необходимы для ко личественного описания эксперимента.
С ростом 1 выделенными становятся члены первого ти па . Формальное суммирование всех этих слагаемых (стар шие по 1 вклады возникают при минимальном числе комму таторов компонент 1 между собой) приводит от (5 .1 1 ) к
приближенному уравнению /3,26,75/
[r,5 ~ ^ f]~ i$ ?[T x | f] =0. (6.5)
" |
о - 8,4 |
должны рассматриваться как классические |
Здесь I |
|
векторы, причём
l - T r ( j r ) . |
(6.6) |