Высокоспиновые состояния яд­ра

ВЫСОКОСПИНОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ЯДРА, возбуждённые состояния ядра с большим угловым моментом (спином I). Низшие по энергии состояния при заданном спине называются ираст-уровнями, которые группируются в ираст-полосу. Экспериментальное исследование высокоспинового состояния ядра производится с помощью многократного кулоновского возбуждения ядра и реакций с тяжёлыми ионами. Наиболее распространён последний метод, применяемый с 1963 года. Реакция проходит в три стадии. При взаимодействии тяжёлого иона с ядром мишени образуется составное ядро (компаунд-ядро) со спином I = 80 (в единицах ћ) и энергией возбуждения Е≈200 МэВ (для реакции ионов ⁴⁰Ar с ядрами мишени с массовым числом А ≈ 120). Далее происходит испарение нейтронов (или вылет протонов и α-частиц для лёгких ядер), после чего ядро остаётся в возбуждённом состоянии со спином I ≈ 60 и энергией Е ≈ 30 МэВ. На третьей стадии ядро переходит в основное состояние с испусканием трёх каскадов γ-квантов, несущих важную информацию о высокоспиновом состоянии ядра.

Спин высокоспинового состояния ядра образуется с помощью двух механизмов: коллективного вращения ядра (смотри Коллективные возбуждения ядра) и орбитального движения нуклонов, угловые моменты которых выстраиваются вдоль оси вращения ядра; в выстраивании участвуют нуклоны из подоболочек f_7/2, h_9/2, h_11/2, i_13/2 и j_15/2 (смотри Оболочечная модель ядра). Коллективные высокоспиновые состояния ядра, в которых преобладает первый механизм, найдены во всех деформированных ядрах и сверхдеформированных ядрах. Состояние с наибольшим спином I = 66 и энергией 33,1 МэВ обнаружено в сверхдеформированной полосе ядра ¹⁶⁰Dy. Среди неколлективных высокоспиновых состояний ядра (состояния с преобладанием второго механизма) выделяют особый класс открытых в 1977 году так называемых ираст-изомеров. Вращение в них отсутствует, и весь спин образован выстроенными угловыми моментами возбуждённых нуклонов на указанных выше подоболочках. Ираст-изомеры наблюдаются в сферических ядрах с числом протонов или нейтронов, немного превышающим магические числа (смотри Магические ядра) 50, 82 или 126. Энергии переходов между их уровнями группируются в области 700 ±200 кэВ, а времена жизни изменяются в пределах от нескольких до 500 нс.

Исследование ядерного вещества при экстремальных плотностях и экстремально больших спинах - одно из современных направлений ядерной физики. При изучении высокоспинового состояния ядра были открыты такие явления, как аномалии вращательных спектров, супердеформация ядер и др.

Лит.: Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. М., 1977. Т. 2.