總角動量很大的原子核激發態。由於重離子加速器和核譜學探測技術的發展,人們已能通過重離子反應,產生原子核的高自旋態(總角動量≳100ħ)。研究這種高自旋態的性質,是核子物理的一個新的研究領域。

  在給定自旋下原子核的最低能態叫轉暈態,由轉暈態組成的能級序列叫轉暈帶。轉暈帶附近的狀態具有特殊性質,在這種狀態下,整個體系的能量可達幾十兆電子伏,能量幾乎全部集中在高角動量的態上,所以核仍是“冷”的。目前實驗上已能鑒別出自旋高達 388ħ左右的能級,更高角動量的能級則處於連續譜中。轉暈譜的研究可使人們瞭解核的集體自由度和單粒子自由度之間的相互作用。

  大變形核的轉暈譜常常有如圖1所表示的規則,對於比較低的自旋 I,轉暈帶主要由基帶(以原子核基態為最低能態的轉動帶)組成。而當 I大於某一臨界值Ic後,轉暈帶將過渡到由某一激發帶(以原子核的某一激發態為最低能態的轉動帶,或超帶)所組成,也就是說,超帶和基帶發生瞭交叉。轉動能譜公式

中轉動慣量J同圖1中的轉動帶的斜率有關,帶交叉顯示著由基帶向超帶的過渡。這對應著轉動慣量的變化。過渡愈突然,轉動慣量的變化就愈劇烈。圖2給出瞭一些稀土區偶偶核的轉暈譜所對應的等效轉動慣量同ω2(轉動圓頻率的二次方)的關系圖。由圖可見,有的核轉動慣量增加得緩慢些,而有的核當圓頻率ω大於某一臨界值ωc後等效轉動慣量有個突變,圓頻率反而減少,這種現象人們稱之為回彎現象。出現回彎現象的原因是處於費密面附近的核子對受到科裡奧利力而拆對,每個核子的角動量沿核自旋角動量的方向排列,使沿著自旋方向的角動量增加,相當於等效轉動慣量的突然增大,而出現回彎現象。

  對於比較“軟”的原子核,它的勢能面上存在多於一個的極小值,那麼在轉動離心力的作用下,就有可能從一種形狀變化到另一種形狀(叫形狀相變),這自然也會給出轉動慣量的突然增大,也就是說,超帶還可能是形狀相變帶。近年來,實驗上還觀察到瞭一些核的多帶交叉和二次回彎現象。

  單粒子的角動量是核的總角動量中的一部分,它與集體轉動的特性不同。當核總角動量沿著核的對稱軸時,它是單粒子排列角動量貢獻的總和(圖3),此時無集體轉動。有一些這樣的狀態的壽命可能比通常轉動態大一個到幾個量級,叫做“轉暈陷阱態”。實驗上已見到這類狀態。關於轉暈態的殼結構效應的研究也是現在感興趣的課題。

  

參考書目

 F.S.Stephens and R.S.Simon,Nucl.Phys.A,Vol.183,p.157,1972.

 A.Bohr and B.Mottelson, Phys.Today, p.25,June, 1979.