Ядролардың гамма – нұрлануы. Гамма – нұрдың спектрі.

Гамма-нұрлану деп ядролардың өздігінен гамма-нұр шығаруын атайды. Гамма-квант шығару процесінде ядро қозған күйінен энергиясы азырақ күйге көшеді (радиациондық көшу). Ядро қозған күйінен негізгі күйге бірден бір -квант шығарып (3.14-а-сурет) немесе сатылап, бірінен кейін бірі шығатын бірнеше квант шығарып (3.14-б-сурет) Физикалық тегі бойынша гамма-нұр қысқатолқынды электромагниттік нұр болып табылады. Мұндай қысқа толқын ұзындықтарында гамма-нұрдың толқындық қасиеттері нашар байқалады, оның бөлшектік қасиеттері басымырақ сезіледі. Гамма-кванттарға, кезкелген фотонға сияқты, энергия, импульс пен І спин тән. Гамма-нұр ядроның өзбетімен алғашқы энергиясы Еі күйінен ақырғы энергиясы Еf күйіне көшуі кезінде пайда болады. Ядроға дискреттік энергиялық күйлер жиынтығы тән болғандықтан, гамма-нұрдық спектрі сызықтық болады. Спектр деп гамма-кванттардың энергия бойынша таралуын ұғады. Әлбетте, ядролық гамма-кванттардың энергиясы 10кэВ пен 5МэВ (10-10 ) аралығында жатады.
Гамма-кванттың энергиясының мөлшері, арасында радиациялдық көшу өтетін, ядроның деңгейлерінің энергияларының айырмасымен анықталады. Энергия мен импульстің сақталу заңына сәйкес тыныш тұрған ядроның нұрлануы үшін
(3.101)
Мұндағы Е мен Е -сәйкес ядроның күйлерінің энергияларының айырмасы (көшу энергиясы) мен -кванттың энергиясы, Р - -кванттың импульсы, Тяд мен Ряд –ядроның тебілу энергиясы мен импульсы. Осылардан ядроның тебілу энергиясы
(3.102)
мардымсыз болады. Мұның шамасы, Е=0.11МэВ, А=100үшін, Тяд =0.110эВ =10-610-5Е болады. Демек, нұрлану энергиясы тұтас дерлік -кванттық еншісіне тиеді.
Егер ядроның қозу энергиясы оның нуклондар мен -бөлшектер шығаруына немесе басқа ядролық процесстердің (мысалы, ядроның бөлінуіне) өтуіне жеткілікті болса, ядрода осы құбылыстар өтеді де, гамма-нұрлану болмайды. Осы құбылыстардың бәсекелес өтуінің нәтижесінде ядролардың -нұлануының спектрі 20МэВ-қа тең энергиямен шектеледі .
Кейде ядроның қозу энергиясы нуклондық ыдырауға немесе басқа ядролық құбылысқа жеткілікті болғанның өзінде де, бұл құбылысқа басқа сұрыптау ережелерінің тыйым салуының салдарынан, -нұлану басымырақ орын алуы мүмкін. Дегенмен, барлық жағдайда да ядролар шығаратын -кванттардың энергиясы болады.
Оқшауланған жүйе үшін импульс моменті сақталатын шама. Сондықтан ядро энергиясы Еі спині күйден энергиясы спині күйге өткенде шығарылатын -кванттың ілестіре кететін импульс моменті . Оның абсолют мәні кванттық векторларды қосу ережесі бойынша арасында жататын бір-бірінен айырмасы бірге тең болатын бүтін санға тең болады. мәніне қатаң тыйым салынған. Импульс моментінің берілген L мәні үшін фотонның толқындық функциясының жұптылығы әртүрлі болуы мүмкін. Егер оның жұптылығы болса, ондай нұр электрлік деп аталады да, EL мен белгіленеді. Ал, жұптылығы нұр магниттік деп аталып, ML- мен белгіленеді. Нақты белгілеулерде L-дың орнына оның сан мәні тұрады. Мысалы Е1,М2,Е3 т.б. 2L- мәні нұрдың мултиполдігі деп аталады. L-дің кіші мәндері үшін мультиполдіктердің жеке атаулары бар. L=1 болса, дипол, L=2 квадрупол, L=3 октупол болады. Мысалы, Е1-электрлік диполдік нұр, М1-магниттік диполдік нұр, Е2 мен М2 сәйкес электрлік және магниттік квадруполдер болады.
Гамма-нұрлану электромагниттік әсерлесудің салдарынан өтеді. Демек, бұл құбылыста жұптылық сақталады. Радиациондық өту үшін жүптылықтың сақталу заңы
(3.103)түрінде жазылады. Мұнда ядроның бастапқы және ақырғы күйлерінің жұптылықтары. -гамма-кванттың жұптылығы.