Физическая энциклопедия

СВЕРХТОНКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

-взаимодействие магн. и квадрупольногомоментов ядер с магн. и электрическим полями окружающих электронов. С. сверхтонкой структуре энергетич. уровней в атомах, тонкой структуры, связанной соспин-орбитальнымвзаимодействием.Число подуровней сверхтонкой структуры равно2I+ 1, если спин ядра I меньше момента электронной оболочки J, и2J+ 1 в противном случае, Гамильтониан С. в.имеет вид:

где - гамильтонианы магн. и квадрупольного взаимодействий;Ни - напряжённость магн. поля и электростатич. потенциал, создаваемые электронамив месте нахождения ядра;и -- магн. и квадрупольный моменты ядра,е -заряд электрона. Здесьугл. скобки означают усреднение по волновым ф-циям ядра,- компоненты вектораr;индексы ,ось z направлена вдоль спина ядра.Величины и можновыразить через ядерный спин:

где -магнетонБора,mе, тp-массы электронаи протона,gI- гиромагнитное отношение, Q- ср. по волновымф-циям ядра значение компонентыQzzв состоянии с макс. -Кронекера символ.Магн. поле Н, создаваемое электронами в местенахождения ядра, является суммой поля, обусловленного орбитальным движениемэлектронов и поляHs,связанного с распределением спиновойплотности. ПолеHsможет быть представлено в видесуммы поля, соответствующего магнитодипольному взаимодействию , и поля, соответствующего контактному взаимодействию ,где - волновая ф-ция электрона в месте нахождения ядра, s - спин электрона. Hs1иНlобращаются в нуль и остаётся только контактное взаимодействие. 0 обращается в нульконтактное взаимодействие и остаютсяHslиHl.

Расщепление уровней в атомах и молекулах, к к-рому приводит С. в., попорядку величины равно для магн. части взаимодействия и дляквадрупольных взаимодействий,,где -тонкойструктуры постоянная,z - заряд ядра,- единица Ридберга для энергии, а0-Бора радиус.Характеррасщепления определяется величиной, усреднённой по собств. состоянию системы с полным моментомF = I+J; М -проекция полного момента:

гдеС= 2=F(F + I) - J(J+1) - I(I+1).Для водородоподобных ионовв состоянии с квантовыми числамиnljимеем:

Для неводородоподобных атомов, молекул и твёрдых тел расчёт магн. поляи градиента электрич. поля электронных оболочек в месте нахождения ядравесьма сложен. Он, как правило, связан с выходом за рамки обычногоХартри- Фока методаи требует громоздких расчётов. В частности, даже длящелочных элементов учёт спиновой поляризации остова может изменить значениепостоянной A в 1,5 раза. В ряде случаев, напр. для атомов и ионов с валентнымиd-электронами, из-за спиновой поляризации меняется знак магн. поля. Длямногозарядных ионов и тяжёлых ядер существенную роль начинают играть релятивистскиеэффекты и эффекты, связанные с коночным размером ядра.

Экспериментально С. в. исследуется методамилазерной спектроскопии, используются также методыгамма-спектроскопии,основанные наМёссбауэра эффекте.Изучениесверхтонкого расщепления позволяет определить спины, магн. и квадрупольныемоменты ядер, в т. ч. и в случаях, когда время жизни этих ядер мало. Всвою очередь, благодаря С. в. ядра играют роль естеств. зонда, позволяющегоисследовать электронную структуру твёрдых тел.

С. в. весьма существенно в спектроскопиимезоатомов,т. к. абс. раз, где - массамезона,а относительная - в раз.

Переход между подуровнями сверхтонкой структуры основного состоянияводорода даётрадиолинию водорода 21 см,к-рая играет чрезвычайноважную роль в совр. радиоастрономии.

Лит.:Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Квантовая механика, 4изд., М., 1989; Собельман И. И., Введение в теорию атомных спектров, [2изд.], М., 1977; Сверхтонкие взаимодействия в твердых телах, пер. с англ.,М., 1970; L i n d g r е n I., М о r r i s о n J., Atomic many body theory,2 ed., B.- [a. o.l, 1986.И.Л.Бейгман.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. сверхтонкое взаимодействие—hyperfine interaction...Русско-английский политехнический словарь
  2. сверхтонкое взаимодействие—hyperfine interaction superfine interaction...Русско-английский словарь по физике
  3. сверхтонкое взаимодействие—hyperfine coupling hyperfine interaction superfine interaction...Русско-английский словарь по электронике
  4. сверхтонкое взаимодействие—Hyperfeinwechselwirkung...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  5. сверхтонкое взаимодействие—Hyperfeinwechselwirkung...Русско-немецкий химический словарь
  6. сверхтонкое взаимодействие—couplage hyperfin interaction hyperfine мех....Русско-французский словарь по химии