基本介紹
- 中文名：巨多極共振
- 意義：高度集體性的激發模式
- 簡稱：巨共振
- 形式：振動型激發模式
概念,巨共振的類型和極性,實驗觀察,參考書目,
概念
這些激發模式普遍存在於原子核中。對於一定的原子核來說,巨共振都有各自確定的激發能量E（約10～30MeV）、較寬的寬度Г（約2～10MeV），並且在相應的能量求和規則中占著很大的百分比(百分比的大小,是說明激發模式集體性的一種量度，巨共振往往占 50%以上)。另外，巨共振的激發能量隨原子核質量的改變而平滑地變化，並無顯著的殼層起伏的現象，但其寬度仍表現出一定的殼層效應。
巨共振的類型和極性
按原子核集體模型（見綜合模型）的觀點，把原子核看成是由具有不同自旋取向的質子和中子所組成的液滴，就可以根據液滴中各種不同成分的不動振動方式對巨共振的各種模式予以分類（見圖）。帶有任意自旋取向的質子體系和中子體系，同相作整體運動就形成了電的同位旋標量的巨共振；反相作整體運動就形成了電的同位旋矢量的巨共振。自旋向上的質子、中子所組成的體系和自旋向下的質子、中子所組成的體系反相作整體運動就形成了磁的同位旋標量的巨共振；而自旋向上的質子、自旋向下的中子所組成的體系和自旋向下的質子、自旋向上的中子所組成的體系反相作整體運動就形成了磁的同位旋矢量的巨共振。巨共振的極性是由這些成分所作的不同的整體運動所決定的。例如，原子核不改變形狀地作整體的壓縮和擴張的振動[稱為“呼吸”振動(圖a)，它帶來了有關核物質壓縮性的信息]就是單極巨共振；四極巨共振是原子核的某一成分在長橢球和扁橢球之間交替振動(圖c)等等。 巨多極共振
在微觀上，各種類型的巨共振可以在核殼層模型的基礎上得到理解。巨共振可以認為是跨越一個或多個主殼層的多種單粒子激發（具有一定的角動量、宇稱和同位旋）的相干疊加。例如，偶極巨共振是跨越一個主殼層（即相鄰主殼層）的單粒子激發的相干疊加，單極和四極巨共振是跨越兩個主殼層的單粒子激發的相干疊加，八極巨共振則是跨越一個或三個主殼層的單粒子激發的相干疊加（因而有低能和高能之分），等等。在考慮巨共振的激發能量時，還必須考慮到核子之間的剩餘相互作用。一般來說，這種相互作用使電的同位旋標量的巨共振激發能量降低；反之，使電的同位旋矢量的巨共振的激發能量升高。
實驗觀察
對積累的大量的電多極巨共振的實驗數據進行整理之後,得出如表所示的近似規律（A為原子核的質量數）。
早在20世紀40年代，就在光核反應中觀察到了電的偶極巨共振（同位旋矢量）(GDR)。實驗上表現為光的吸收截面在能量10～25MeV範圍內出現較寬的(3～7MeV)共振峰。到現在為止，元素周期表中幾乎所有壽命不太短的原子核的GDR都被觀察到了,對這種巨共振的巨觀和微觀理論的研究延續至今。其他類型的巨共振主要是在電子、質子、氘核、3He核、β 粒子、π介子以及其他重離子的非彈性散射、電荷交換反應中被觀察到的。由於各種類型巨共振有較大的寬度，在同一反應中往往是重疊的，再加上有一個很大的連續譜背景存在，使得在實驗上觀察和分離出各種類型的巨共振相當困難。為此，需要選擇適當的入射粒子和適當的核反應，使得在這種反應中只有少數幾種巨共振被激發。70年代初首次在實驗上找到了理論預言的電的同位旋標量四極巨共振 (GQR)，極大地推動了實驗和理論方面對巨共振的研究。直到70年代中後期，才陸續在實驗上找到和分離出電的同位旋標量單極巨共振(GMR)、 同位旋矢量四極巨共振、同位旋標量八極巨共振(GOR)。在 70年代中期在質子入射中子出射的電荷交換反應中,發現了伽莫夫－特勒(Gamow-Teller)巨共振（由於所涉及的核矩陣元同β-衰變中的伽莫夫－特勒躍遷相似而得名）。它對研究有效核力中同自旋、同位旋有關的部分具有重要意義。
目前，對於電的更高的多極巨共振、磁的多極巨共振都還研究的不夠充分。另外，巨共振的寬度和衰變、巨共振對原子核各種性質和各種過程的關係等等尚有待進一步的研究。
總之，從70年代以來，巨共振的研究不論在實驗上或在理論上都是一個相當活躍和重要的研究領域。
參考書目
D. H. Wilkinson,Ann. Rev. Nucl. Sci.,Vol.9,p.1,1959.
F.E.Bertrand,Ann. Rev. Nucl.Sci.,Vol.26,p.457,1976.
