Spin jądra

W widmie sodu stwierdzono rozszczepienie linii widmowych D₁ i D₂ o długościach fal
m i
m oraz występowania linii, których długości fal różnią się odpowiednio o
m i
m. Efekt ten nazwano nadsubtelną strukturą widma.

Subtelna struktura linii widmowej D sodu

Nadsubtelna struktura linii widmowej D sodu

W. Pauli sformułował hipotezę:

Nadsubtelna struktura widm liniowych jest spowodowana istnieniem spinu jądra atomowego.

Założenia eksperymentalnie uzasadnione:

1. Nukleony poruszają się w jądrze. Z ruchem nukleonów związany jest orbitalny moment pędu
   .

2. Nukleony mają własny moment pędu - spin
   .

3. Całkowity moment pędu nukleonu wynosi:
   

4. Moment pędu jądra jest wektorową sumą momentów pędu wszystkich nukleonów wchodzących w skład jądra.

5. Spinem jądra J_z nazywamy maksymalną wartość rzutu wektora
   na kierunek zewnętrznego pola magnetycznego.

Spin jądra może przyjmować wartości będące wielokrotnością
.

gdzie:

M_z - parzysta lub nieparzysta wielokrotność liczby
.

Jądra o parzystej liczbie nukleonów mają w stanie podstawowym spin

Jądra o nieparzystej liczbie nukleonów mają w stanie podstawowym spin

6. Jądra o parzystej liczbie protonów i parzystej liczbie neutronów mają w stanie podstawowym spin równy zero. Oznacza to, że nukleony łączą się w pary tak, by wypadkowy spin był równy zero.

7. Jądro o spinie różnym od zera wytwarza pole magnetyczne. Możemy więc jądru przypisać moment magnetyczny.

Jednostką jądrowego momentu magnetycznego jest tzw. magneton jądrowy
, który określamy wzorem:

gdzie:

m_p - masa protonu

e - wartość elementarnego ładunku

Spin jądra • Fizyka 2002 - 2003

1