Спін, магнітний та електричний моменти ядер
Ядро, як просторово обмежена і пов'язана система взаємодіючих між собою нуклонів, в певних випадках може розглядатися в цілому як одна мікрочастинка. Так як нуклони, з яких складається ядро, володіють власним механічним моментом, або спіном, а також здійснюють рух відносно один одного (орбітальний рух щодо центру інерції ядра), то і ядра повинні мати власний механічний момент (далі просто момент) або спин.
Спін ядра є векторна сума повних моментів окремих нуклонів, кожен з яких складається з орбітального моменту і власного моменту (спина) нуклона, так що
Можлива інша схема складання моментів окремих нуклонів, що дає інший результат, коли спочатку окремо підсумовуються вектори спинив, а потім вектори орбітальних моментів всіх нуклонів, і отримані два вектора складаються. Однак, оскільки ядерні сили не центральні (див. §1.9 п.7) і в ядрі існує спін-орбітальна взаємодія (див. §2.3 п.1), то з цієї причини в теорії ядра використовують першу схему.
Природною одиницею виміру моменту імпульсу в квантовій механіці служить постійна Планка # 295; = 1,0546 · 10 -34 Дж · с. має розмірність моменту імпульсу.
Вектор моменту будь-яких мікрочастинок, як, втім, і спін ядра, володіє своєрідними властивостями.
1. Абсолютна величина вектора моменту будь-ізольованою фізичної величини може приймати тільки дискретні значення:
||
Число I називають зазвичай величиною моменту або квантовим числом моменту. Слід особливо відзначити відмінність між модулем вектора і квантовим числом I. так як останнє є одним з чисел (1.6.3), що використовуються у формулі (1.6.2) для знаходження модуля вектора. Коли говорять: «момент 1/2», то мають на увазі саме це квантове число у формулі (1.6.2).
У формулі (1.6.1) квантове число lk для орбітального моменту завжди ціле число, lk = 0, 1, 2, .... а нуклони (і електрон теж) мають квантове число спина s = 1/2 (спін дорівнює 1/2).
2. Миттєве значення вектора механічного моменту мікрочастинки не має сенсу з тієї ж причини, по якій в квантовій механіці не має сенсу миттєве значення вектора імпульсу. Строго фіксоване значення може мати тільки абсолютна величина вектора моменту (1.6.2) і одна з його просторових проекцій, яку часто називають проекцією на вісь Z. яка позначається як Iz. Проекція моменту Iz може приймати випадковим чином одне з (2I + 1) значень, зменшуються на одиницю:
Реалізація будь-якої можливої проекції з набору (1.6.4) виявляється рівноймовірної.
Число можливих проекцій на вісь Z парне, якщо I - напівціле число, і непарній, якщо I - ціле число. Знак плюс або мінус в (1.6.4) означає орієнтацію вектора моменту на обраний напрям осі Z в просторі. Однак величини проекцій Ix і Iy виявляються абсолютно невизначеними [1] і флуктуируют щодо нульового середнього значення. Враховуючи що