
【化】 nuclear excitation by electron transition(NEET)
【化】 nuclear excitation by electron transition(NEET)
effect
【医】 effect
电子跃迁致核激发效应(Electron-Transition-Induced Nuclear Excitation,简称ETINE或NEET)是一种量子力学现象,指原子内壳层电子发生能级跃迁时释放的能量被原子核吸收,导致原子核从基态跃迁到激发态的过程。该效应揭示了电子与原子核之间的能量耦合机制,属于电子-核协同激发的特殊类型。
当原子内壳层(如K层或L层)电子受外界能量激发或自发弛豫时,会向低能级轨道跃迁(如Kα、Kβ辐射),释放特征X射线光子。
若电子跃迁释放的能量精确匹配原子核某激发态能级($E_e = E_n^* - E_n$),该能量可能通过虚光子交换被原子核吸收,而非以X射线形式辐射。
原子核吸收能量后跃迁至亚稳态(如同核异能态),后续通过γ衰变释放伽马射线返回基态。该过程满足能量-动量守恒定律:
$$ Delta E{text{电子}} = Delta E{text{核}} vec{p}{text{初}} = vec{p}{text{终}} $$
1976年日本KEK实验室首次在⁷⁹Br中观测到ETINE效应,通过同步辐射激发内壳层电子,检测到核激发释放的γ射线信号。
利用⁴⁵Sc等同核异能态,ETINE可辅助实现高精度核时钟(误差<10⁻¹⁹),优于原子钟技术。
劳伦斯伯克利实验室通过X射线自由电子激光触发ETINE,实现了²³⁵mTh核异构体的人工解陷,为核废料嬗变提供新途径。
基于量子电动力学(QED),ETINE概率可表述为:
$$P_{NEET} = frac{2pi}{hbar} left| langle psif | H{int} | psi_i rangle right| delta(E_i - Ef)$$
其中$H{int}$为电子-核相互作用哈密顿量,$psi_i$、$psi_f$分别为初态与末态波函数。该模型由莫斯科大学核物理团队于2015年完善。
权威参考文献
电子跃迁致核激发效应是指电子能级变化引发原子核能态改变的现象,通常发生在极端物理条件下。以下从机制、条件和相关理论进行分点说明:
电子跃迁基础
电子跃迁是原子或分子中外层电子吸收/释放能量后在不同能级间转移的过程。例如,电子从低能级跃迁到高能级需吸收光子能量,反之释放能量(如发光)。
核激发效应的触发条件
常规情况下,核激发需要MeV量级的高能粒子(如γ光子)轰击。但电子跃迁致核激发需特殊环境:
理论机制
主要通过两种途径影响原子核:
实验观测与挑战
目前该效应尚未被常规实验明确观测,主要因为:
这一效应属于核-电子耦合的前沿研究领域,理论预测多于实验验证。其存在性可能对天体物理(如中子星表面)或新型核时钟技术有潜在意义,但需进一步突破极端条件制备技术。
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