Ядерная астрофизика

Вид материала

Исследование

Содержание Яна — теллера эффект Янга — миллса поля А. В. Ефремов. Яркости коэффициент Яркостная температура L = dФ/ddA

Подобный материал:

• Теория однородных нестационарных сред, 124.94kb.
• І международный форум  "Физическая ядерная  безопасность", 52.86kb.
• Конспект лекций по направлению "Ядерная физика и технологии" для бакалавров 1 курса, 782.71kb.
• Подсекция «Астрофизика», 590.47kb.
• Второе сообщение, 75kb.
• 7-я гамовская летняя астрономическая школа-конференция, 60.34kb.
• Iv международный космический фестиваль астрономия и астрофизика, 107.94kb.
• Элективный курс для 10класса Астрофизика, 128.27kb.
• Первое сообщение 11-я гамовская летняя астрономическая конференция школа, 69.15kb.
• Программа гамовской школы-конференции 2011 года будет организована в виде, 82.34kb.

Сверхтекучесть ядерного вещества — следствие «спаривания» нук­лонов аналогично спариванию эл-нов в сверхпроводниках (см. Сверхпроводи­мость). В безграничном ядре (ядер­ной материи) в единую «ч-цу» (куперовскую пару) объединялись бы нуклоны с равными, но противополож­ными по знаку импульсами и проекци­ями спина. В реальных ядрах предпо­лагается спаривание нуклонов с од­ними и теми же значениями квант. чисел (j, l) и с противоположными проекциями т полного момента вра­щения нуклона. Физ. причина спа­ривания — притягательное вз-ствие ч-ц, движущихся по индивидуальным «орбитам» оболочечной модели. Впер­вые на возможность сверхтекучести яд. материи указал Н. Н. Боголюбов (1958). Одним из проявлений сверхте­кучести яд. материи должно быть на­личие энергетич. щели между сверх­текучим и нормальным состояниями в-ва. Величина этой щели определя­ется энергией связи куперовской пары (энергией спаривания), к-рая для яд. материи (насколько можно судить по разности энергий связи чётных и нечётных ядер) должна составлять примерно 1—2 МэВ. В реальных ядрах наличие энергетич. щели с определён­ностью установить трудно, т. к. спектр яд. уровней дискретен и расстояние между оболочечными уровнями срав­нимо с величиной щели.

Наиболее яркое указание на сверх­текучесть яд. в-ва — отличие момен­тов инерции сильно несферич. ядер от момента тв. эллипсоида. Теория сверх­текучести яд. в-ва удовлетворительно объясняет как величины моментов инерции, так и их зависимость от па­раметра деформации (5. Теория пред­сказывает также скачкообразное воз­растание J в данной вращат. полосе при нек-ром критическом (достаточно большом) спине ядра I. Это явление, аналогичное разрушению сверхпроводимости достаточно сильным магн. полем, пока отчётливо не наблюда­лось. Сверхтекучесть яд. в-ва заметно сказывается на ряде др. свойств ядра: на вероятностях эл.-магн. переходов, на положениях оболочечных уровней и т. п. В целом сверхтекучесть яд. в-ва выражена в реальных ядрах не так ярко, как сверхпроводимость ме­таллов или сверхтекучесть жидкого гелия при низких темп-рах. Причина этого — ограниченность размеров

ядер, сравнимых с размером куперов­ской пары. Менее надёжны и выводы теории сверхтекучести ядер. Гл. пре­пятствием теории и здесь явл. то об­стоятельство, что вз-ствие между яд. ч-цами не может считаться слабым (в отличие, напр., от спаривательного вз-ствия эл-нов в металле). Поэтому наряду с парными корреляциями сле­довало бы учитывать и корреляции большого числа ч-ц (напр., четырёх). Описанные яд. модели явл. основны­ми, охватывающими гл. свойства боль­шинства ядер. Они, однако, не доста­точны для описания всех наблюдаемых свойств осн. и возбуждённых состоя­ний ядер. Так, в частности, для объяс­нения спектра коллективных возбуж­дений сферич. ядер привлекается мо­дель поверхностных и квадрупольных колебаний жидкой капли, с к-рой ото­ждествляется ядро (вибрацион­ная модель). Для объяснения свойств нек-рых ядер используются представления о «кластерной» струк­туре ядра. Напр., предполагается, что ядро Li значит. часть времени про­водит в виде дейтрона и -частицы, вращающихся относительно центра масс ядра. Все яд. модели играют роль б. или м. вероятных рабочих гипотез. Последовательное же объяснение наи­более важных свойств ядер на проч­ной основе общих физ. принципов и данных о вз-ствии нуклонов остаётся пока одной из нерешённых фундамен­тальных проблем современной яд. физики.

• Ландау Л. Д., Смородинокий Я. А., Лекции по теории атомного ядра, М., 1955; Бете Г., Моррисон Ф., Элементарная теория ядра, пер. с англ., М., 1958; Давыдов А. С., Теория атом­ного ядра, М., 1958; Айзенбуд Л., В и г н е р Е., Структура ядра, пер. с англ., М., 1959; Гепперт-Майер М., Й е н с е н И., Элементарная теория ядер­ных оболочек, пер. с англ., М., 1958; М и г д а л А. Б., Теория конечных ферми-систем и свойства атомных ядер, М., 1965; С и т е н к о А. Г., Тартаковский В., Лекции по теории ядра, М., 1972; Рейнуотер Дж., Как возникла модель сфероидальных ядер, пер. с англ., «УФН», 1976, т. 120, в. 4, с. 529; Бор О., Враща­тельное движение в ядрах, пер. с англ., там же, с. 543; Моттельсон Б., Эле­ментарные виды возбуждения в ядрах, пер. с англ., там же, с. 564.

И. С. Шапиро.

ЯНА — ТЕЛЛЕРА ЭФФЕКТ, сово­купность явлений, обусловленных вз-ствием эл-нов с колебаниями ат. ядер в молекулах или тв. телах при наличии вырождения электронных со­стояний. Это вз-ствие приводит либо к

927


возникновению локальных деформа­ций, к-рые в твёрдых телах могут спо­собствовать структурным фазовым переходам (статич. Я.—Т.э.), либо к образованию связанных электрон-коле­бательных состояний (динамич. Я.— Т. э.). Объяснение Я.—Т. э. основа­но на теореме, сформулированной Г. Яном (Н. Jahn) и Э. Теллером (Е. Teller) в 1937, согласно к-рой любая конфигурация атомов или ионов (за исключением линейной це­почки), где есть вырожденное основ­ное состояние эл-нов, неустойчива относительно деформаций, понижаю­щих её симметрию. Имеется в виду вырождение, отличное от двукратного спинового (крамерсовского). Я.— Т. э. проявляется в оптич. спектрах, при распространении УЗ в среде, в спектрах электронного парамагн. ре­зонанса и др.

• Ян Г. А., Теллер Э., Устойчи­вость многоатомных молекул с вырожден­ными электронными состояниями, в кн.: Нокс Р., Голд А., Симметрия в твёр­дом теле, пер. с англ., М., 1970, с. 209— 42; Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Квантовая механика, 3 изд., М., 1974; Б е р с у к е р И. Б., Полингер В. В., Вибронные взаимодействия в молекулах и кристаллах, М., 1982.

К. И. Кугель.

ЯНГА — МИЛЛСА ПОЛЯ, общее наз­вание для совокупности неск. век­торных полей, связанных калибровоч­ными преобразованиями (см. Ка­либровочная симметрия); предложены в 1954 кит. физиком Янг Чжэнь-нином и амер. физиком Р. Миллсом (R. Mills). В отличие от эл.-магн. поля в вакууме для Я.—М. п. не вы­полняется принцип суперпозиции, т. к. они взаимодействуют друг с дру­гом. В квант. теории поля кванты, соответствующие Я.—М. п., имеют спин 1 и нулевую массу покоя. Одна­ко они могут приобретать ненулевую массу покоя в результате спонтанного нарушения симметрии. Примерами квантов Я.—М. п. служат глюоны в квантовой хромодинамике и проме­жуточные векторные бозоны в теории слабого взаимодействия; в этих тео­риях Я.— М. п. играют роль калиб­ровочных (компенсирующих) полей.

А. В. Ефремов.

ЯНСКИЙ (Ян), внесистемная единица спектр. плотности потока излучения, применяется в радиоастрономии. Названа в честь американского учё­ного К. Янского (К. Jansky). 1 Ян=10^-26 Вт/(м²•Гц).

ЯНТАРЬ, смола хвойных деревьев, в осн. палеогенового периода; хим. со­став: С-(76-81)%; Н-(10-10,5)%; О—(7,5—13)%; N и S — десятые доли %. Я. аморфен (каркасный полимер). Бывает бесцветным, прозрачным (ред­ко), жёлтым (обычно), молочно-белым, красно-коричневым (окисленный Я.), очень редко в отражённом свете голу­бым или зелёным. Твёрдость по шкале Мооса 2—2,5; плотность 1000—

1100 кг/см³; электрик, диэлектрич. проницаемость =2,8, удельное сопротивление  до­стигает 10¹⁹ Ом•см. В эксперим. фи­зике используется как изолятор.

• С а в к е в и ч С. С., Янтарь, Л., 1970; Балтийский самоцвет, Калининград, 1976.

ЯРКОМЕР, фотометрич. прибор для измерения яркости. Оптич схемы Я. с физ. приёмниками излучения пока­заны в ст. Фотометр на рис. в к г. В Я., построенном по первой из этих схем, изображение светящегося тела (источника И) создаётся в плоскости диафрагмы D, ограничивающей раз­меры фотометрируемой части этого тела. Постоянство чувствительности такого Я. при перемещении объектива обеспечивается апертурной диафраг­мой D_a, неподвижной относительно D. В более простом Я., построенном по второй схеме (рис., г), фотометрируемый пучок лучей ограничивают габа­ритная диафрагма D_T и входной зрачок (см. Диафрагма в опти­ке) приёмника П. Диафрагма D_Г рас­полагается вблизи светящего тела или (при фотометрировании больших объектов) на нек-ром удалении от не­го. Простейшим визуальным Я. (эк­вивалентная оптич. схема к-рого соот­ветствует рис., в) явл. глаз человека. Промышленностью выпускаются фо­тометры, с помощью к-рых измеряют яркость постоянных и импульсных ис­точников, визуальный фотометр для измерения т. н. эквивалентной яркос­ти, встроенные в фотоаппараты и отд. фотографич. Я. (экспонометры), яркостные пирометры и др.

• См. лит. при ст. Фотометрия.

А. С. Дойников.

ЯРКОСТИ КОЭФФИЦИЕНТ, от­ношение яркости тела в нек-рой точке и в заданном направлении к яркости (при одинаковых условиях освещения) совершенного отражающего рассеивателя, т. е. рассеивателя, яркость к-ро­го одинакова во всех направлениях, а отражения коэффициент равен 1. Понятие Я. к. относится к излучению, оцениваемому как в энергетических, так и в световых единицах; обознача­ется соответственно _е, _v (или в

обоих случаях ).

Д. Н. Лазарев.

ЯРКОСТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА (Т_b), физич. параметр, применяемый для количеств. характеристики спектраль­ной плотности энергетич. яркости любого тела, нагретого до темп-ры Т и имеющего сплошной спектр. Спек­тральной плотностью энергетич. ярко­сти b(, Т) наз. величина энергии из­лучения в единичном интервале длин волн, испущенной в ед. времени в еди­ничный телесный угол и приходящий­ся на ед. площади поверхности, пер­пендикулярной направлению рас­пространения излучения. Я. т. Т_b рав­на такой темп-ре Т абсолютно чёрного тела, при к-рой b_ч.т. (, Т) чёрного тела равна b (, Т) исследуемого тела

(в одном и том же интервале длин волн).

Понятие Я. т. применяется в оптич. пирометрии, при изучении косм. ис­точников излучения (Солнца, звёзд, газовых туманностей, планет и др.). В общем случае Я. т. определяется по ф-ле Планка (см. Планка закон излучения). В спектральной области, где применим Рэлея — Джинса закон излучения (обычно это — диапазон ра­диоволн), T_b=²F_/2750, где F_ — по­ток излучения на волне ,  — угло­вые размеры источника излучения. Я. т. Т_b и термодинамич. темп-ра Т связаны соотношением

T=T_bC₂/(C₂+T_b ln_{, T}),

где _{, T} — спектральный коэффициент поглощения тела, С₂=0,014388 м•К. Для нечёрных тел  _{, T}<1, поэто­му всегда Т_b<Т. Для большинст­ва металлов при Т ~ 1000—3000 К в видимой области спектра значение _{, T} лежит между 0,3 и 0,7, поэтому для них Т_b меньше Т на 50—400 К. Для Солнца на волне =450 нм (4500Å)T_b= 6200 К, а на волне 650 нм (6500 Å) — ок. 6000 К. Для Венеры Т_b=600К (=3,15 см), для Юпи­тера Т_b=200К (=8—14 мкм).

ЯРКОСТЬ (L), поверхностно-прост­ранственная плотность светового пото­ка, исходящего от поверхности, равна отношению светового потока dФ к гео­метрическому фактору ddAcos:

L = dФ/ddAcos.

Здесь d — заполненный излуче­нием телесный угол, dA — площадь участка, испускающего или принимаю­щего излучение, 9 — угол между пер­пендикуляром к этому участку и на­правлением излучения. Из общего определения Я. следуют два практи­чески наиболее интересных частных определения: 1) Я.— отношение силы света dI элемента поверхности к пло­щади его проекции, перпендикулярной рассматриваемому направлению: L=dI/dAcos. 2) Я.— отношение осве­щённости dE в точке плоскости, пер­пендикулярной направлению на ис­точник, к элементарному телесному углу, в к-ром заключён поток, соз­дающий эту освещённость:

L=dE/dcos.

Я. измеряется в кд•м^-2 (нитах). Из всех световых величин Я. наибо­лее непосредственно связана со зри­тельными ощущениями, т. к. освещён­ности изображений этих предметов на сетчатке глаза пропорциональны Я. этих предметов. В системе энергети­ческих фотометрических величин ана­логичная Я. величина наз. энерге­тической Я. и измеряется в Вт•ср^-1•м^-2.

Д. Н. Лазарев.