Спин и магнитный момент ядра

Использование приборов высокой разрешающей способности и специальных источ­ников возбуждения спектра излучения химических элементов позволило обнаружить сверхтонкую структуру спектраль­ных линий. Ее существование В. Паули объяснил (1924) наличием у атомных ядер собственного момента импульса (спина) и магнитного момента.

Собственный момент импульса ядра — спин ядра — складывается из спинов нук­лонов и из орбитальных моментов импульса нуклонов (моментов импульса, обуслов­ленных движением нуклонов внутри ядра). Обе эти величины являются векторами, поэтому спин ядра представляет их векторную сумму. Спин ядра квантуется по закону L_Я = , где I –спиновое ядерное квантовое число (его часто называют просто спином ядра), которое принимает целые или полуцелые значения. Ядра с четными А имеют целые I, с нечетными – полуцелые I.

Атомное ядро кроме спина обладает магнитным моментом p_m. Единицей магнитных моментов ядер служит ядерный магнетон m_Я = е /2m_p = =5,0508^.10^-27 Дж/Тл, где m_p – масса протона. Ядерный магнетон примерно в 1836 раз меньше магнетона Бора, поэтому магнитные свойства атомов определяются в основном магнитными свойствами их электронов.

Измерения показали, что протон и нейтрон имеют магнитные моменты:

m_р = 2,79m_Я, m_n = - 1,91m_Я; m_р / m_n = - 3/2. Знак « - » у магнитного момента нейтрона свидетельствует о том, что спиновый и магнитный моменты нейтрона антипараллельны.