32.Гамма – нұрланудың ықтималдылығы.

Гамма-нұрлануға жауапты электромагниттік әсерлесу тұрақтысы . Сондықтан радиациялық көшудің ықтималдылығын ұйтқу теориясын қолданып табуға болады

3.104)Мұндағы әсерлесу гамильтонианының матрицалық элементі;ақырғы күйлердің тығыздығы,-бастапқы және ақырғы күйлердің толқындық функциялары. Электромагниттік теорияүшін өрнектерді табуға мүмкіндік береді. Матрицалық элементтерді табу үшін ядроның бастапқы және ақырғы күйлерінің толқындық функцияларын білу керек. Олар ядроның моделіне тәуелді. Әлбетте, шығарылатын гамма-кванттардың толқын ұзындықтарыядроның радиуысынан (R10^-14м) көп үлкен, демек олар үшін

(3.105). Мұндай жағдайларда мультиполдігі 2^L гамма-кванттың шығарылу ықтималдылығы

Электрлік квант үшін -ге (3.106)

Магниттік квант үшін -ге (3.107)

пропорционал. Сонда, электрлік гамма-квант пен МL магниттік фотонның шығарылу ықтималдылықтары шамалас болады. Мультиполділігі L бірдей кванттар үшін электрлік көшудің ықтималдылығы магниттік көшудікіненесе артық. (3.106) бен (3.107) ден моменті (L+1) фотонның шығарулу ықтималдылығы моменті L фотонның шығарылу ықтималдылығынанесе рет кіші болады. Осылардан бірдей мүмкіндіктер кезінде мультиполдігі кіші кванттар басымырақ шығарылады деген қорытынды шығады. Электрлік және магниттік фотондардың анықтамасынан гамма-нұрланудың жұптылық бойынша сұрыптау ережелері шығады. Электрлік жұп (L-жұп) мультиполдер мен магниттік тақ (L-тақ) нұрланулар үшін ядроның бастапқы және ақырғы күйлерінің жұптылықтарының бірдей болуы керектігі, ал электрлік тақ, магниттік жұп мультиполдер үшін олардың жұптылықтары қара-қарсы болуы керектігі шығады. Немесе (3.103)-тен электрлік нұрлар үшін(3.108). магниттік нұрлар үшін(3.108) сұрыптау ережелері шығады. Импульс моменті бойынша сұрыптау ережесі импульс моментінің сақталу заңына сәйкес (3.109)

түрінде жазылады. Жоғарыда айтылғандардан: “ядроның спиндері мен жұптылықтары жәнедеңгейлері арасындағы гамма-өтулерде, импульс моменттерінің ең кіші мәніне сәйкес келетін электрлік немесе магниттік гамма-кванттар басым шығарылады”,- деген қорытынды шығады. Кейде мультиполдіктері мен тектері (электрлік немесе магниттік) әртүрлі гамма-кванттар бәсекелесе шығарылады.Олар үшін сұрыптау ережелері былайша жазылады:

және (3.110)

қатынасына байланысты бұлардың біреуі электрлік, біреуі магниттік болады.

3.3.-кестеде -дің бірнеше мәнімен алғашқы және ақырғы ядролардың бірдей және өзгеше жұптылықтары үшін басты гамма-көшулердің тізімі берілген. Гамма-нұрлану ықтималдылығының L-ға күшті тәуелділігінен, басты 2 нұрланудың біреуі басымырақ болуы ықтимал болады. Мұндай өтудің асты сызылған.

3.3.-кесте

	0	1	2	3
-1	,М2	,М2	;Е3	,М4
+1

Спиндері күйлерден және оларға өтулер кезінде (немесе). Мұндай өтулер үшін . Сондықтан рұқсат етілген өтулерге (мысалы, L=1 кезінде =0 өтулер үшін 0-0, L=2 кезінде =1 өтулер үшін 0-1,1-0 және т.т ) көшулер қосылмауы керек.

Радиациялдық көшулер спин мен жұптылық бойынша сұрыптау ережелеріне қоса изотоптық спин бойынша сақталу ережелерін қанағаттандыруы керек. Бұл ережелер кезкелген мультиполді көшулер үшін

(3.111)

33.Ядролық изометрия. Ішкі конверсия. гамма-нұрлану электромагниттік күштердің әcерінен туады. Олар, соған тән, 10^-7  10^-11с ішінде өтеді. Бірақ, кейбір гамма-активті ядролар мәнгі дерлік (электромагниттік әсерлесуге тән уақытпен салыстырғанда) өмір суреді. Ядролардың мұндай ұзақөмірлі (метанық) күйлерін изомерлық күйлер деп атайды. Ядролық изомерияның себебі-ядроның қозған күйден радиациялық көшуінің ықтималдылығының кемуі.Әлбетте, ол көшу энергиясы аз, алғашқы күй мен ақырғы күйдің моменттерінің айырмашылығы үлкен өтулерге тән. Неғұрлым гамма-өтудің мультиполдігі жоғары және көшу энергиясы төмен болса, соғұрлым өту ықтималдылығы төмен болады. Мысалы, изомерлік күйлер ядроларына тән. Әлбетте, изомерлік қасиет бірінші (ең төменгі) қозған күйге тән. Қозған күйдегі ядро негізгі күйге гамма-нұрлану арқылы ғана емес, қозу энергиясын электрондық қабықтағы бір электронға тікелей (ешқандай нұрдың көмегінсіз) беру арқылы өте алады. Бұл құбылыс ішкі конверсия деп аталады. Ішкі конверсия оның салдары-атом шығаратын ішкі конверсия электрондары арқылы бақыланады.

Ішкі конверсия кезінде ядроның Е қозу энергиясы тікелей атомның электрондық қабығындағы бір электронға беріледі. Ол энергия электронның атомға байланысын үзуге және оны үдетуге (оның кинетикалық энергиясын арттыруға) жұмсалады. Сонда энергияның сақталу заңына сәйкес

(3.112)

Мұндағы -электронның атомға байланыс, Т_е –оның кинетикалық энегиялары. Электрондық конверсия кезінде кинетикалық энергиясы Т_е электрондар ұшып шығады. Бұл электрондар моноэнергиялы. Оларды, спектрі тұтас, ядролардың -ыдырау электрондарынан айныту оңай. Мысал үшін 3.16—суретте, құрамында бета-актвиті изотопы бар, дайындаманың электрондық спектрі берілген. Бұл ыдыраудың схемасы 3.17-суретте көрсетілген. Схемадан бета спектрдегі жіңішке шыңдардың ақырғы ядросының қозған күйінің энергиясына сәйкес келетінін көреміз. Осыдан, шыңдардың конверсиондық электрондарға, ал олардың бірнешеулігі конверсиялдық электрондардың әртүрлі электрондық қабықтардан шығуына сәйкес келетіндігі шығады. Бұл шыңдардың ара қашықтығынан конверсияның қай элементте өтетінін анықтауға болады. Электрондық конверсия кезінде конверсиялық электрондармен қатар, оларға ілесе, сыртқы қабықтардың біреуіндегі электрондардың K-немесе L-қабықтағы, ішкі конверсия кезінде босаған, орынға көшуі кезінде шығарылатын рентген нұрларын бақылауға болады. Ішкі конверсия құбылысын виртуал (елес)фотондардың шығарылуы мен жұтылуы арқылы да түсіндіруге болады.Ішкі конверсияның қарқынын ішкі конверсия коэффициентімен сипаттайды. Ол конверсиялық электрон шығару ықтималдылығының гамма-квант шығару ықтималдылығына қатынасына тең (3.113). мұндағы : - K, L және т.б. қабықтардан конверсия коэффициенттері. _е-электрондық конверсия коэффициенті өтудің мультиполділігі өскенде күрт өседі. Өту энергиясы өскенде_е кемиді. Ауыр ядролардағы энергиясы өте төмен өтулер үшін K -қабықтан электрондық конверсияға энергиялық тыйым салынған. Егер ядроның қозу энергиясы электронның екі еселенген массасына сәйкес энергиядан үлкен болса, ядроның қозуы электрон-позитрондық қосақ шығару арқылы басылатын, қосақтық конверсия мүмкін болады. Қосақтық конверсия_қос қосақтық конверсия коэффициентімен сипатталады. (3.114)

мұндағы _қос–электрондық-позитрондық қосақ шығару ықтималдылығы. Қосақтық конверсияның үлесі өту энергиясы өскен сайын арта түседі. Мысалы өттегі ядросының 0-0 өтуі қосақтық конверсия арқылы ғана өтеді.