
【化】 nuclear quadrupole moment
hilum; nucleus; putamen; stone
【医】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus
【化】 quadrupole moment
核四极矩(Nuclear Quadrupole Moment)是原子核物理学中的重要概念,用于描述原子核电荷分布偏离球对称的程度。以下是其详细解释:
核四极矩(( Q )) 是一个张量物理量,量化原子核内部电荷分布的非球形对称性(如椭球形)。其数学定义为电荷密度分布 ( rho(mathbf{r}) ) 的积分: $$ Q = frac{1}{e} int rho(mathbf{r}) (3z - r)dtau $$ 其中 ( e ) 为元电荷,( z ) 为对称轴方向坐标,( r ) 为空间位置矢量。若 ( Q > 0 ) 表示原子核呈长椭球,( Q < 0 ) 则为扁椭球。
核四极矩直接反映原子核中质子空间分布的非均匀性。较大四极矩表明核形状显著偏离球形,常见于质量数较大的原子核(如铟-115、锑-121)。
原子核四极矩与周围电子云产生的电场梯度耦合,导致核能级分裂(四极分裂),影响核磁共振(NMR)和穆斯堡尔谱的特征。
利用射频场探测核四极矩能级跃迁,用于材料结构分析(如药物晶型鉴定)和爆炸物检测。
通过测量恒星光谱中的超精细结构,反推原子核四极矩,约束核模型理论(如壳模型)。
原子核类型 | 四极矩典型值 (×10⁻²⁸ m²) |
---|---|
球形核(¹⁶O) | ≈0 |
变形核(¹⁷⁶Lu) | +800 |
扁椭球核(¹⁵¹Eu) | -120 |
《Compendium of Chemical Terminology》定义核四极矩的物理基础。
实验测量方法综述:核四极共振原理与应用。
核四极矩对超精细结构能级影响的理论模型(Phys. Rev. Lett. 122, 182501)。
注:引用来源基于学术机构及权威期刊公开文献,具体链接因平台限制未展示,可检索上述机构名称获取原文。
核四极矩是原子核的一种电学性质参数,用于描述原子核电荷分布偏离球对称的程度。其核心概念和意义可从以下角度解释:
物理本质
核四极矩源于原子核的非球形电荷分布。当原子核呈椭球状(类似橄榄球或扁圆盘)时,其电荷分布会产生四极矩。数学上通过四极矩张量Q量化这种偏离程度,单位通常为靶恩(barn,1b=10⁻²⁸m²)。
量子特性
主要存在于自旋量子数I≥1的原子核(如¹⁴N、³⁵Cl等),通过核四极共振现象可探测物质组成,这种特性被应用于:
该参数的研究涉及核物理、量子力学、电子工程等多个学科,其检测技术被《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》等期刊列为重点研究方向。
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