γ跃迁（γ跃迁）

简介

γ跃迁

γ-transition

原子核通过自发电磁过程从激发态跃迁到较低能态释放其过剩能量的核衰变过程。又称γ衰变。γ跃迁时，核的成分不变，即核的电荷数和质量数不变。γ跃迁的方式分γ发射和内电子转换。

①γ发射。γ跃迁过程中发射γ光子，γ光子的能量等于跃迁前后核能级能量差，在千电子伏特（keV）到兆电子伏特（MeV）之间，相应的波长在X射线之下。γ发射是电磁作用过程，核内电荷分布和电流分布发生变化，电荷分布由电偶极矩，电四极矩等描述，电流分布由磁偶极矩、磁四极矩等描述。γ发射具有多极性，通常用

②内电子转换。原子核内的非辐射跃迁。不稳定核从高能态跃迁到低能态时不发射γ光子，而是通过原子核的电磁场同内层电子相互作用，直接把跃迁能量交给内层电子，造成内层电子发射。依照来自

发生γ跃迁的不稳定核常常是a衰变或β衰变的产物，有的是其他核反应过程的产物。γ跃迁的半衰期相对说来比α衰变或β衰变要短得多。

γ跃迁的多极性

指γ跃迁的电磁性质和辐射的多极级，是γ跃迁的重要特性之一。通常用符号E 表示电跃迁，用符号 M表示磁跃迁。当辐射带走的角动量为L媡时，其多极次为2L，L是角动量量子数，h为普朗克常数。如

辐射带走的宇称和角动量量子数的奇偶性相同的为电多极辐射，相反的为磁多极辐射。因此，电多极辐射的宇称为

γ跃迁几率

指单位时间内发生γ衰变的几率，是γ跃迁的又一重要性质。

由多极辐射理论，可以得到电

其中

子能量

由上面公式可见，跃迁能量越大，γ跃迁几率也越大。

实验上可以通过测量γ衰变的半衰期或平均寿命求得γ跃迁几率，以便和理论进行比较。

γ跃迁的选择定则

根据角动量守恒定律，对于自旋为

如果已知跃迁的多极性和始末态中一个能级的自旋和宇称，由选择定则可以推出另一能级的自旋和宇称。不过这样定出的能级自旋一般有两种或三种可能值，需配合其他数据以后，才能肯定其中之一。由实验测得的跃迁多极性推出能级的自旋和宇称，是核谱学的一项重要内容。

另外，如果核初始处于比较高的激发态，由角动量守恒和宇称守恒的讨论及跃迁几率数量级的比较，可知道它往往不能直接跃迁到基态，而要经过一系列的中间态间跃迁，这种多次相联的γ跃迁称为级联γ跃迁。

内转换

同发出γ光子相竞争，原子核从始态跃迁到末态时不发出γ光子，而是通过原子核的电磁场同内壳层电子相互作用，直接把跃迁能量交给内壳层电子，使其发射出来，这种退激过程叫内转换过程，发出的电子叫内转换电子。依照发出电子束自K、L、M等壳层，相应称为K、L、M等转换。

内转换电子的能量

在相同始末态之间的跃迁，发出第L壳层内转换电子的几率

如K壳层内转换系数。

总的内转换系数α为各壳层内转换系数之和

理论分析表明，内转换系数基本上只同跃迁能量、核电荷数Z、跃迁多极性以及内转换电子所在壳层有关，而同核波函数相关的矩阵元无关，因而可以对它进行比较精确的计算。大致说来，Z增大，α增加很快；随着跃迁能量增加,α减小；L大，α也大。因此内转换对重原子核的低能级显得很重要。通过对内转换系数的测量，可以很好地定出跃迁的多极性，从而确定有关能级的自旋和宇称。