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極端な単一粒子モデルで電気四重極モーメントを計算しますか?

極端な単一粒子モデルで電気四重極モーメントを計算する方法を分解しましょう。

基本を理解する

* 電気四重極モーメント: この量は、球体対称性からの電荷分布の偏差を測定します。正の四重極モーメントは扁平虫(サッカーのような)形を示しますが、否定的な瞬間はオブレート(パンケーキのような)形を示します。

* 極端な単一粒子モデル: このモデルは、1つを除くすべての核子(陽子と中性子)が球体対称コアにあると仮定することにより、核を簡素化します。コアの外側の単一粒子は、四重極モーメント全体に寄与します。

計算

1。単一の粒子を考慮してください: コアの外側の単一の粒子に焦点を合わせる必要があります。 電荷 *e *があり、角運動量 *l *のある軌道にあると仮定しましょう。

2。角運動量を量子化: 量子力学では、角運動量の*z* - コンポーネントは量子化されます。つまり、離散値をとることのみができます。

3。四重極モーメント演算子を定義します: 四重極モーメント演算子 *Q *は次のように与えられます。

*q*=(2/e)σ*i*(3*z i 2 - *r i 2 ))

* * i *は、核内の各粒子を示します。

* * z i * *i *-th粒子の *z *-coodinateです。

* * r i *核の中心からの *i *-th粒子の放射状距離です。

4。単一粒子の評価: 極端な単一粒子モデルを扱っているため、単一の粒子の寄与を考慮するだけでいいのです。

*q*=(2/e)(3*z 2 - *r 2 ))

5。球状座標での表現: * z *および * r *を球状座標(r、θ、φ)に変換します。

* * z * =* r * cos(θ)

* * r 2 * =* r 2 *

6。単純化: 四重極モーメント方程式に置き換えます。

*q *=(2/e) *r 2 (3 cos 2 (θ)-1)

7。角度座標上の平均: 四重極モーメントは期待値です。それを見つけるには、すべての可能な角度で平均する必要があります。

*q *=(2/e) *r 2 0 dφ∫ 0 π sin(θ)(3 cos 2 (θ)-1)dθ

8。積分を評価します: 積分は以下を評価します。

*q *=(4/5) *e * *r 2

9。最終式: 極端な単一粒子モデルの単一粒子の電気四重極モーメントは次のとおりです。

*q *=(4/5) *e * *r 2

解釈

*四重極モーメントは、電荷(*e*)と半径方向の距離に依存します(*r 2 *)単一の粒子の。

*より大きな * r *(コアから遠く離れた粒子)は、より大きな四重極モーメントにつながります。

*四重極モーメントの兆候(この場合は陽性)は、球体対称コアの外側に座っている単一の粒子と一致するプロレートの形状を示します。

注: この計算は、核内の単一の粒子を想定しています。実際の核の場合、複数の粒子が寄与し、より洗練されたモデルが四重極モーメントを正確に計算する必要があります。

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