ОРИЕНТИ́РОВАННЫЕ Я́ДРА

ОРИЕНТИ́РОВАННЫЕ Я́ДРА, со­во­куп­ность атом­ных ядер с упо­ря­до­чен­ной про­стран­ст­вен­ной ори­ен­та­ци­ей их спи­нов. В об­щем слу­чае про­ек­ция $m$ спи­на яд­ра $I$ (крат­но­го ¹/₂ в еди­ни­цах по­сто­ян­ной План­ка $\hbar$) на про­из­воль­ную ось $Z$ при­ни­ма­ет од­но из $2I+1$ дис­крет­ных зна­че­ний $-I,-I+1,\dots,I$. Го­во­рят, что яд­ра ори­ен­ти­ро­ва­ны от­но­си­тель­но оси $Z$, ес­ли за­се­лён­но­сти $w_m$ со­стоя­ний с про­ек­ция­ми $m$ не­оди­на­ко­вы. Под за­се­лён­но­стью со­стоя­ния по­ни­ма­ют ве­ро­ят­ность то­го, что яд­ро име­ет дан­ную про­ек­цию спи­на. Наи­бо­лее час­то встре­ча­ют­ся два ча­ст­ных слу­чая ори­ен­та­ции ядер: по­ля­ри­за­ция и вы­стро­ен­ность. Яд­ра по­ля­ри­зо­ва­ны вдоль оси $Z$, ес­ли $w_m$ уве­ли­чи­ва­ет­ся с рос­том $m$. Та­кие яд­ра ха­рак­те­ри­зу­ют­ся па­ра­мет­ром по­ля­ри­за­ции $p_1=(\sum_m mw_m)/I$. Яд­ра вы­строе­ны от­но­си­тель­но оси $Z$, ес­ли $w_m$ уве­ли­чи­ва­ет­ся (осе­вое вы­страи­ва­ние) или умень­ша­ется (пло­ско­ст­ное вы­страи­ва­ние) с рос­том мо­ду­ля $m$. Та­кие яд­ра ха­рак­тери­зуют­ся па­ра­мет­ром вы­страи­ва­ния $p_2=[3(\sum_mm^2w_m)-I(I+1)]/[I(2I-1)]$.

В ве­ще­ст­вах, встре­чаю­щих­ся в при­ро­де, атом­ные яд­ра прак­ти­че­ски не ори­ен­ти­ро­ва­ны. Ори­ен­та­ция ядер осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ис­кус­ст­вен­но, как пра­ви­ло, пу­тём воз­дей­ст­вия маг­нит­но­го по­ля на маг­нит­ные мо­мен­ты ядер или про­стран­ст­вен­но не­од­но­род­но­го элек­трич. по­ля на квад­ру­поль­ные мо­мен­ты ядер. Раз­ли­ча­ют ста­тич. и ди­на­мич. ме­то­ды ори­ен­та­ции, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся со­от­вет­ст­вен­но по­сто­ян­ные и пе­ре­мен­ные по­ля. Ряд ме­то­дов ос­но­ван на ис­поль­зо­ва­нии маг­нит­ных и элек­трич. по­лей вы­со­кой на­пря­жён­но­сти, соз­да­вае­мых элек­тро­на­ми ато­мов. На­прав­лен­ность этих по­лей мо­жет быть свя­за­на с ори­ен­ти­ро­ван­но­стью ато­мов или с про­стран­ст­вен­ной упо­ря­до­чен­но­стью ато­мов в кри­стал­ле и обу­слов­лен­ной ею асим­мет­ри­ей элек­трон­ных обо­ло­чек (та­кие по­ля, дей­ст­вую­щие на яд­ра в кри­стал­лах, на­зы­ва­ют внут­ри­кри­стал­ли­че­ски­ми). При ис­поль­зо­ва­нии ста­тич. ме­то­дов те­п­ло­вое дви­же­ние ядер­ных спи­нов по­дав­ля­ет ори­ен­ти­рую­щее дей­ст­вие по­лей, по­сколь­ку ядер­ные мо­мен­ты ма­лы и энер­гия их взаи­мо­дей­ст­вия с по­сто­ян­ны­ми маг­нит­ны­ми и элек­трич. по­ля­ми (да­же внут­ри­кри­стал­ли­че­ски­ми) не­зна­чи­тель­на. По­это­му для по­лу­че­ния О. я. ста­тич. ме­то­да­ми не­об­хо­ди­мо ох­ла­ж­де­ние ве­ще­ст­ва до низ­ких тем­пе­ра­тур. При ди­на­мич. ори­ен­та­ции сис­те­ма ядер­ных спи­нов не на­хо­дит­ся в со­стоя­нии те­п­ло­во­го рав­но­ве­сия, по­это­му не­об­хо­ди­мо не столь су­ще­ст­вен­ное ох­ла­ж­де­ние ве­ще­ст­ва. В ка­че­ст­ве пе­ре­мен­но­го элек­тро­маг­нит­но­го по­ля, ори­ен­ти­рую­ще­го ато­мы, мо­жет ис­поль­зо­вать­ся по­ля­ри­зо­ван­ный свет (ме­тод оп­тич. на­кач­ки).

Ори­ен­та­ция ядер осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при ре­ше­нии разл. фи­зич. за­дач: при из­ме­ре­нии маг­нит­ных и квад­ру­поль­ных мо­мен­тов ядер, внут­ри­кри­стал­лич. по­лей, низ­ких и сверх­низ­ких тем­пе­ра­тур; при иден­ти­фи­ка­ции ядер и ок­ру­жаю­щих их ато­мов в об­раз­цах, ис­сле­дуе­мых ме­то­да­ми ядер­но­го маг­нит­но­го и ядер­но­го квад­ру­поль­но­го ре­зо­нан­са; при ис­сле­до­ва­нии спин-уг­ло­вых кор­ре­ля­ций в рас­па­дах ядер и в ядер­ных реак­ци­ях с це­лью по­лу­че­ния све­де­ний о спи­нах и чёт­но­стях ядер­ных уров­ней, о де­фор­ма­ци­ях ядер, о струк­ту­ре ядер­ных со­стоя­ний, о струк­тур­ных осо­бен­но­стях ядер­ных про­цес­сов, о за­ви­си­мо­сти ядер­ных сил от спи­на, о струк­ту­ре сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия, на­ру­шаю­ще­го про­стран­ст­вен­ную чёт­ность; при по­ля­ри­за­ции ней­тро­нов пу­тём их про­пус­ка­ния че­рез по­ля­ри­зо­ван­ные ядер­ные ми­ше­ни.