Сверхтонкая структура

Сверхтонкая структура — структура уровней энергии атомов, молекул и ионов и, соответственно, спектральных линий, обусловленная взаимодействием магнитного момента ядра с магнитным полем электронов. Энергия этого взаимодействия зависит от возможных взаимных ориентаций спина ядра и спинов электронов.

Соответственно, сверхтонкое расщепление — расщепление уровней энергии (и спектральных линий) на несколько подуровней, вызываемое таким взаимодействием.

Согласно классическим представлениям, электрон, обращающийся вокруг ядра, как и любая движущаяся по круговой орбите заряженная частица, имеет дипольный магнитный момент. Аналогично и в квантовой механике, орбитальный угловой момент электрона создаёт определённый магнитный момент. Взаимодействие этого магнитного момента с магнитным моментом ядра (обусловленным ядерным спином) приводит к сверхтонкому расщеплению (то есть создаёт сверхтонкую структуру). Однако электрон также обладает спином, дающим вклад в его магнитный момент. Поэтому сверхтонкое расщепление имеется даже для термов с нулевым орбитальным моментом.

Расстояние между подуровнями сверхтонкой структуры по порядку величины в 1000 раз меньше, чем между уровнями тонкой структуры (такой порядок величины по существу обусловлен отношением массы электрона к массе ядра).

Аномальная сверхтонкая структура обусловлена взаимодействием электронов с квадрупольным электрическим моментом ядра.

История

Сверхтонкое расщепление наблюдалось ещё А. А. Майкельсоном в 1881 году, но было объяснено только после того как В. Паули в 1924 году предположил наличие магнитного момента у атомных ядер.

Литература

• Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том 3. Квантовая механика (нерелятивистская теория).
• Шпольский Э.В. Атомная физика. — М.: Наука, 1974.