Xreferat.com » Рефераты по физике » Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм

(14)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (15)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (16)

Предположим, что спин нейтронов в вакууме направлен перпендикулярно к вектору поляризации ядер. Выберем это направление в качестве оси X. В этом случае c1=c2=1/21/2


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (17)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (18)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (19)


По мере прохождения в глубь мишени вектор поляризации нейтрона поворачивается вокруг направления вектора поляризации ядер на угол


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (20)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (21)


И тогда получаем:

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (22)


2.4 Энергия нейтрона в ядерной среде. Зависимость от направления спина нейтрона по отношению к вектору поляризации ядер


По мере прохождения в глубь мишени с поляризованными ядрами вектор поляризации нейтрона поворачивается. С точки зрения кинематики это явление вполне аналогично магнитному вращению плоскости поляризации света (эффект Фарадея).

Вывод о вращении спина нейтрона в поляризованной мишени можно получить и из других соображений.

Вследствие того что в поляризованной ядерной мишени нейтронная волна обладает двумя показателями преломления, в такой мишени она обладает двумя возможными энергиями взаимодействия U+- (в зависимости от спинового состояния волны):


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (23)


или, аналогично в операторном виде


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (24)


2.5 Получение выражения для ядерного псевдомагнитного поля


Рассмотрим теперь движение нейтрона в магнитном поле H. В этом случае энергия взаимодействия W+ частицы с магнитным моментом, параллельным H , дается хорошо известным выражением W+ = -μ H (μ- магнитный момент нейтрона), а аналогичная величина для частицы с противоположным направлением спина – выражением W- =μH. Наличие отличной от нуля разности W+ - W-=-2μH приводит к ларморовской прецессии спина нейтрона в магнитном поле H с частотой [24]


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (25)


За время t спин повернется на угол υ = ωt. Если магнитное поле сосредоточено в слое толщиной l, то нейтрон, влетающий в область, занятую полем, под некоторым углом, пройдет этот слой за время t = l/√z. Следовательно, его спин повернется на угол


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (26)


что полностью совпадает с полученным ранее результатом.

Продолжая далее аналогично с магнитным полем, естественно для описания прецессии спина нейтрона, вызванной ядерным взаимодействием (ниже мы будем называть ее ядерной прецессией), ввести эффективное магнитное поле


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (27)


которое приводит к прецессии с той же частотой ω, что и обычное магнитное поле H . Отметим, что в области энергий нейтрона, в которой амплитуда рассеяния постоянна, частота ω также является постоянной, характеризующей вращательную способность вещества, обусловленную ядерным взаимодействием. Это имеет место для малых энергий нейтронов. При увеличении скорости частота прецессии спина начинает зависеть от энергии; в частности, вблизи каждого из резонансов частота резко возрастает, а при прохождении резонанса вследствие изменения знака реальной части амплитуды рассеяния изменяется знак. Напомним (см., например, [2,22]), что вблизи резонанса амплитуда рассеяния


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (28)


где E – энергия частицы; E0 – энергия резонанса; Г – ширина резонансного уровня. Вследствие соотношения (6,29) величина эффективного квазимагнитного поля ядерного происхождения в области низких энергий является постоянной, характеризующей данное вещество, а при более высоких энергиях зависит от энергии. Для поляризованной протонной мишени, например, в случае полной поляризации ω ≈ 5*108 с-1, Hэф ≈ 3*104Гс = 3 Тл и на два порядка превосходит обычное магнитное поле, создаваемое поляризованными магнитными моментами протонов. В этих же условиях для тепловых нейтронов u = 2,2*105 см*с-1 длина L, на которой произойдет полный поворот спина, равна L ≈ 10-3 см.

С учетом сказанного выше мы можем записать уравнение Шредингера для когерентной волны, взаимодействующей с поляризованной мишенью, помещенной в магнитном поле B:


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (29)

Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (30)


где μ = μσ – оператор магнитного момента нейтрона. Заметим, что Ǔ(r) можно переписать следующим образом:


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм (31)

где


Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм


эффективное квазимагнитное ядерное поле[1].


Заключение


Взаимодействие нейтронов с атомами является сравнительно слабым, что позволяет нейтронам достаточно глубоко проникать в вещество — в этом их существенное преимущество по сравнению с рентгеновскими и γ-лучами, а также пучками заряженных частиц. Из-за наличия массы нейтроны при том же импульсе (следовательно, при той же длине волны) обладают значительно меньшей энергией, чем рентгеновские и γ-лучи, и эта энергия оказывается сравнимой с энергией тепловых колебаний атомов и молекул в веществе, что дает возможность изучать не только усредненную статическую атомную структуру вещества, но и динамические процессы, в нем происходящие. Наличие магнитного момента у нейтронов дает уникальную возможность использовать их для изучения магнитной структуры и магнитных возбуждений вещества, что очень важно для понимания свойств и природы магнетизма материалов.

Рассеяние нейтронов атомами обусловлено, в основном, ядерными силами, следовательно, сечения их когерентного рассеяния никак не связаны со строением электронных оболочек атомов. Поэтому "освещение" материалов нейтронами позволяет различать положения атомов легких (водород, кислород и др.) элементов, идентификация которых почти невозможна с использованием рентгеновских и γ-лучей. По этой причине нейтроны успешно применяются при изучении биологических объектов, в материаловедении, в медицине и др. областях.


Список использованной литературы


В.Г. Барышевский. Ядерная оптика поляризованных сред. М.: Энергоатомиздат, 1995.-320с.

В.В. Федоров. Нейтронная физика. СПб.: изд-во ПИЯФ, 2004. 334стр.

И.В. Савельев. Курс общей физики. Том 3. М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1970.— 537с.

ru./wiki/Волновая_функция

slovari.yandex/dict/bse/article/00002/79600.htm

mirslovarei/content_bes/Dixroizm-19067.html

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: