Правила отбора гамма-перехода

Гамма-излучение это электромагнитное излучение, возникающее при самопроизвольном переходе ядра из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией, т.е. по своей физической природе это коротковолновое электромагнитное излучение ядерного происхождения с энергией в пределах примерно от 10 кэВ до 5 МэВ

Помимо энергии ядерные состояния характеризуются значениями спина и четности. Поэтому γ-переходы между ними также имеют определенные спин и четность. Законы сохранения требуют, чтобы

или	(6.2)
или	(6.3)

Полный момент количества движения фотона равен векторной сумме его спина и орбитального момента : . Спин фотона равен единице. Поэтому полный момент количества движения фотона принимает целочисленные значения, начиная с единицы: I_γ =1,2,3… и называется дипольным, квадрупольным, октупольным и т.д. излучением. Отсюда (I_γ)_min = S_γ =1. Для фиксированного I_γ: L_γ = I_γ ±1, I_{γ .}.

Внутренняя четность фотона отрицательна. Полная четность фотона есть произведение его внутренней четности (π_γ = –1) и орбитальной четности (–1) ^L.

,

(6.4)

Для фотонов с определенным I_γ имеем разные L и, следовательно, разные четности:

L = I ±1 и P =(–1) ^I – электрические (EI) фотоны

L = I и P =(–1) ^I+1 – магнитные (MI) фотоны

Названия электрические и магнитные мультиполи связаны с причинами их возникновения. Если γ-излучение возникло вследствие перераспределения зарядов в излучающем ядре, то говорят об излучении электрических мультиполей, если же оно связано с перераспределением токов или спиновых и орбитальных магнитных моментов – об излучении магнитных мультиполей.

В зависимости от энергии перехода и порядка мультипольности вероятность γ-переходов изменяется в очень широких пределах. Электромагнитная теория (при R << λ_γ) дает оценку вероятности излучения тех или иных мультиполей:

, ,

(6.5)

где R – радиус ядра, – длина волны испускаемого излучения. Условию R / <<1 отвечают γ-переходы даже в случае самых тяжелых ядер с энергией E_γ <10 МэВ. Из соотношений (6.5) следует, что

	(6.6)
	(6.7)

Из (6.6) и (6.7) видно, что с ростом I_γ вероятность радиационного перехода сильно подает, причем при данном I_γ вероятность магнитного перехода много меньше вероятности электрического перехода. Следовательно, главную роль в радиационном переходе между двумя состояниями ядра играют электрические и магнитные мультиполи с наименьшими значениями I_γ, удовлетворяющие правилам отбора по моменту и четности.

,

(6.8)

Наиболее разрешенным является электрический дипольный переход. Следующим по разрешенности является электрический квадрупольный и магнитный дипольный переход.