Bức xạ gamma cú thể sinh ra trong quỏ trỡnh chuyển dời dời gamma nối tầng của hạt nhõn.
Hỡnh 4.1 mụ tả cỏc chuyển dời nối tầng của bức xạ gamma từ trạng thỏi Ei về trạng thỏi Ef qua trạng thỏi trung gian E.
Hỡnh 4.1
Chuyển dời gamma nối tầng
Cỏc ký hiệu I và π chỉ spin và tớnh chẵn lẻ của cỏc trạng thỏi. Lượng tử gamma được đặc trưng bởi cỏc đại lượng sau đõy:
– Năng lượng Eγ
– Loại chuyển dời (điện, ký hiệu là E, hoặc từ, ký hiệu là M)
– Tớnh đa cực L
Năng lượng Eγ của lượng tử gamma chớnh là hiệu năng lượng giữa cỏc trạng thỏi xảy ra chuyển dời .
Tớnh đa cực L của lượng tử gamma được xỏc định bởi spin của trạng thỏi đầu và cuối của chuyển dời .
i f i f
I −I ≤ ≤L I +I (4.1)
Loại chuyển dời , là điện hoặc từ, tuỳ thuộc vào sự thay đổi tớnh chẵn hay lẻ giữa hai trạng thỏi xảy ra chuyển dời , được xỏc định theo quy tắc sau đõy:
L
i f L 1
( 1) , đó là chuyển dời điện E ( 1) − , đó là chuyển dời từ M
⎧ − Δπ = π π = ⎨
−
⎩ (4.2)
Để thuận tiện người ta dựng ký hiệu σL để ký hiệu một chuyển dời gamma nào đấy: σ cú thể là E hoặc M, cũn L chớnh là mụ men xung lượng của lượng tử gamma và vỡ spin của lượng tử gamma là 1 nờn L nhận cỏc giỏ trị L = 1, 2, 3...
Theo điện động lực học cổđiển thỡ điện trường hoặc từ trường đa cực bậc 2L sẽ phỏt bức xạđiện từđa cực bậc L, do đú bức xạđa cực bậc L cú cỏc tờn sau đõy:
Bức xạ lưỡng cực (dipole) 21 Khi L = 1 Bức xạ tứ cực (quadrupole) 22 Khi L = 2 Bức xạ bỏt cực (orthopole) 23 Khi L = 3... Từ cỏc quy tắc (4.1) và (4.2) suy ra rằng:
Trong chuyển dời gamma mà cả hai trạng thỏi đều cú spin ≥1 hoặc một trạng thỏi cú spin 1
2
≥ cũn trạng thỏi kia cú spin 3
2
≥ thỡ hạt nhõn cú thể phỏt xạ hỗn hợp cỏc lượng tử
gamma khỏc loại: từ đa cực L và điện đa cực L' với L' = L±1. Thực nghiệm đó kiểm chứng kết luận về sự chuyển dời hỗn hợp này. Cỏc nghiờn cứu về chuyển dời hỗn hợp đó nhận được cỏc kết quả sau đõy:
a) Đại đa số cỏc chuyển dời hỗn hợp chỉ gồm 2 thành phần với bậc đa cực sai khỏc nhau 1 đơn vị: L và L' với L = L' ±1.
b) Khụng cú chuyển dời hỗn hợp của hai bức xạ cựng loại. Nếu một bức xạ là điện (E) thỡ bức xạ kia phải là từ (M).
c) Nếu như trong chuyển dời hỗn hợp, đa cực bậc thấp nhất L đó tương ứng với bức xạ từ thỡ bức xạ hỗn hợp cú đa cực L' = L+1 phải là bức xạ điện. Như vậy sẽ cú cỏc chuyển dời hỗn hợp; (M1+E2), (M2+E3), (M3+E4)... (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
d) Nếu theo cỏc quy tắc (4.1) và (4.2) mà chuyển dời cú đa cực bậc thấp nhất L đó là chuyển dời điện E thỡ chuyển dời từ với bậc đa cực L' = L+1 núi chung sẽ khụng xảy ra. Thực tế thấy rằng chuyển dời hỗn hợp (E1+M2) cú xỏc suất rất nhỏ so với chuyển dời (M1+E2).
e) Đối với một chuyển dời hỗn hợp xỏc định thỡ tỷ số cường độ của cỏc thành phần ML và EL' là một hằng số, chỉ phụ thuộc vào cấu trỳc bờn trong hạt nhõn mà khụng phụ thuộc vào tớnh chất bờn ngoài hạt nhõn hoặc điều kiện thực nghiệm. Cơ học lượng tửđó chứng minh rằng: Phõn bố khụng gian của xỏc suất phỏt xạ lượng tử
gamma trong cỏc chuyển dời gamma giữa hai trạng thỏi xỏc định của hạt nhõn thường thường là khụng đẳng hướng (anisotropic): Hướng phỏt xạ của lượng tử gamma được tớnh đối với hướng spin hạt nhõn, phụ thuộc vào spin cỏc trạng thỏi và đa cực L của bức xạ mà khụng phụ
thuộc vào năng lượng bức xạ và loại chuyển dời là điện hay từ.