文档介绍：§ 级联γ辐射的角关联(略)
极化原子核发射粒子的概率会出现一定的角分布。
-γ角关联
原子核由激发态跃迁到基态,有时要连续地通过几次γ跃迁,这时放出的辐射称为
级联γ辐射。
接连地放出的两个γ光子,若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关,即夹角
改变时,概率也变化,这种现象称为级联γ辐射的方向角关联,或简称为γ-γ角关联。
当原子核放出γ1 之后,接连地放射γ2 的概率 W 是与γ1 和γ2 之间的夹角θ有关,即 W
是θ的函数,W=W(θ),这种函数称为角关联函数。
由角关联理论知道,函数 W(θ)只与每一跃迁前后原子核的角动量以及γ辐射的角
动量有关,而与它们的宇称以及跃迁的能量无关。因此,γ-γ方向角关联的研究,通过
实验与理论的比较,可以告诉我们有关原子核能级的角动量以及跃迁极次的知识。
可是对一般放射源,观察不到辐射
的各向异性。这是由于放射源中原子核
的自旋方向是杂乱的,没有一定的取向。
结果各个原子核辐射的角分布混淆在一
起,总的效果就看不出个别核发射粒子
的角分布,表现出各向同性的分布。
为了要观察到原子核辐射的角分布,原子核的自旋需要有一定的取向。方法之一是
把原子核按一定的自旋方向排列好,即把原子核极化。另一方法是不必把原子核排列
起来,而是在一堆杂乱安排的原子核中,选取自旋朝某些方向的原子核来进行观察。
如果原子核接连地放出两个粒子(例如γ1 和γ2),那么,这种方法是可行的。这时可任
意选择一个方向来记录γ1,由于γ辐射的各向异性,只有自旋有某种取向的原子核,在
这个方向发射γ1 的概率才最大。这样,在一定的方向上测量γ1,就等于把那些自旋有某
种取向的原子核挑选出来了。这些挑选出来的原子核接连发射的γ2,当然会呈现出一定
的角分布。因此,γ1 与γ2 之间就出现了角关联。为了使挑选出来的原子核的自旋取向不
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受干扰而破坏,级联跃迁中间态 B 的寿命τb 要小于 10 s。
下面我们来介绍理论角关联函数的表达式。
γ1 和γ2 级联跃迁常以 Ia(L1)Ib(L2)Ic 来表示,其中 L1 和 L2 表示γ1 和γ2 的角动量;Ia,
Ib 和 Ic 分别表示原子核的始态、中间态和末态的自旋。按角关联理论,这种级联跃
迁的角关联函数的一般形式为
W θ= + θ PA 22 θ+ PA 44 θ)(cos)(cos1)( + ⋅⋅⋅+ PA 22 nn θ)(cos
其中 P (cosθ)为勒让德多项式,
2n θ
⎫
P0 = 1)(cos θ⎪
θ⎪
1 2 ⎪
P2 )(cos = −)1cos3( ⎬
2 ⎪
1 4 2 ⎪
P )(cos = θθ+−)3cos30cos35(
4 8 ⎭⎪
1
n 不能大于 L1,L2 和 Ib 中之最小者,而且必须是整数。因此,当 Ib=0 或时,n=0。
2
则 W(θ)=常数,即角关联不存在。
由于宇称守恒,W(θ)=W(π-θ),即角关联函数是对 90°对称的。因此,实验上只
需测量 90°—180°的角关联函数即可。
表 7-4 一些常用的角关联系数值
γ-γ级联 A2 A4
Ia(L1)Ib(L2
F2(L1IaIb) F2(L2IcIb) F4(L1IaIb) F4(L2IcIb)
)Ic
0(1)1(1)0 0 0
1(1)1(1)0 - 0 0
2(1)1(1)0 0 0
3(2)1(1)0 - 0 0
0(2)2(2)0 - - - -
1(1)2(2)0 - 0 -
2(1)2(2)0 - - 0 -
3(1)2(2)0 - 0 -
4(2)2(2)0 - - - -
系数 A2n 是 Ia,Ib,Ic,L1,L2 的函数。为了计算方便,一般把它写成两部分的乘积,
每一部分仅与一个γ跃迁有关,即
= nn n IILFIILFA bc22ba122 )()(
对于各种 Ia,Ib,Ic,L1,L2,系