
【化】 nuclear quadrupole moment
hilum; nucleus; putamen; stone
【醫】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus
【化】 quadrupole moment
核四極矩(Nuclear Quadrupole Moment)是原子核物理學中的重要概念,用于描述原子核電荷分布偏離球對稱的程度。以下是其詳細解釋:
核四極矩(( Q )) 是一個張量物理量,量化原子核内部電荷分布的非球形對稱性(如橢球形)。其數學定義為電荷密度分布 ( rho(mathbf{r}) ) 的積分: $$ Q = frac{1}{e} int rho(mathbf{r}) (3z - r)dtau $$ 其中 ( e ) 為元電荷,( z ) 為對稱軸方向坐标,( r ) 為空間位置矢量。若 ( Q > 0 ) 表示原子核呈長橢球,( Q < 0 ) 則為扁橢球。
核四極矩直接反映原子核中質子空間分布的非均勻性。較大四極矩表明核形狀顯著偏離球形,常見于質量數較大的原子核(如铟-115、銻-121)。
原子核四極矩與周圍電子雲産生的電場梯度耦合,導緻核能級分裂(四極分裂),影響核磁共振(NMR)和穆斯堡爾譜的特征。
利用射頻場探測核四極矩能級躍遷,用于材料結構分析(如藥物晶型鑒定)和爆炸物檢測。
通過測量恒星光譜中的超精細結構,反推原子核四極矩,約束核模型理論(如殼模型)。
原子核類型 | 四極矩典型值 (×10⁻²⁸ m²) |
---|---|
球形核(¹⁶O) | ≈0 |
變形核(¹⁷⁶Lu) | +800 |
扁橢球核(¹⁵¹Eu) | -120 |
《Compendium of Chemical Terminology》定義核四極矩的物理基礎。
實驗測量方法綜述:核四極共振原理與應用。
核四極矩對超精細結構能級影響的理論模型(Phys. Rev. Lett. 122, 182501)。
注:引用來源基于學術機構及權威期刊公開文獻,具體鍊接因平台限制未展示,可檢索上述機構名稱獲取原文。
核四極矩是原子核的一種電學性質參數,用于描述原子核電荷分布偏離球對稱的程度。其核心概念和意義可從以下角度解釋:
物理本質
核四極矩源于原子核的非球形電荷分布。當原子核呈橢球狀(類似橄榄球或扁圓盤)時,其電荷分布會産生四極矩。數學上通過四極矩張量Q量化這種偏離程度,單位通常為靶恩(barn,1b=10⁻²⁸m²)。
量子特性
主要存在于自旋量子數I≥1的原子核(如¹⁴N、³⁵Cl等),通過核四極共振現象可探測物質組成,這種特性被應用于:
該參數的研究涉及核物理、量子力學、電子工程等多個學科,其檢測技術被《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》等期刊列為重點研究方向。
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