Отбора правила

правила, определяющие возможные Квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, взаимодействующих элементарных частиц и др. О. п. устанавливают, какие квантовые переходы разрешены (вероятность перехода велика) и какие запрещены — строго (вероятность перехода равна нулю) или приближённо (вероятность перехода мала); соответственно О. п. разделяют на строгие и приближённые. При характеристике состояний системы с помощью квантовых чисел О. п. определяют возможные изменения этих чисел при переходе рассматриваемого типа.

О. п. связаны с симметрией квантовых систем, т. е. с неизменностью (инвариантностью) их свойств при определённых преобразованиях, в частности координат и времени, и с соответствующими сохранения законами (См. Сохранения законы). Переходы с нарушением строгих законов сохранения (например, энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда и т.д. замкнутой системы) абсолютно исключаются.

Для излучателей квантовых переходов между стационарными состояниями атомов и молекул очень важны строгие О. п. для квантовых чисел J и m_j, определяющих возможные значения полного момента количества движения М и его проекции M_z по правилам квантования: ħ — Планка постоянная, J и m_J — целые или полуцелые числа, причём m_J = J, J— 1,......, — J; см. Квантовые числа). Эти правила связаны с равноправием в пространстве всех направлений (для любой точки — сферическая симметрия) и всех направлений, перпендикулярных выделенной оси z (аксиальная симметрия), и соответствуют сохранению момента количества движения и его проекции на ось z. Из законов сохранения полного момента количества движения и его проекции для системы, состоящей из микрочастиц и из испускаемых, поглощаемых и рассеиваемых фотонов, следует, что при квантовом переходе J и m_J могут изменяться в случае электрического и магнитного дипольных излучений (см. Излучение электромагнитное) лишь на 0, ±1, а в случае электрического квадрупольного излучения (а также в случае комбинационного рассеяния света (См. Комбинационное рассеяние света)) — на 0, ±1, ±2.

Другое важное О. п. связано с законом сохранения полной чётности (См. Чётность) для изолированной квантовой системы (этот закон нарушается лишь слабым взаимодействием (См. Слабые взаимодействия) элементарных частиц). Квантовые состояния атомов, всегда имеющих центр симметрии, а также тех молекул и кристаллов, которые имеют такой центр, делятся на чётные и нечётные по отношению к пространств. инверсии (отражению в центре симметрии, т. е. к преобразованию координат х'→—х, у' → —у, z' → —z); в этих случаях справедлив т. н. альтернативный запрет для излучательных квантовых переходов: для электрического дипольного излучения запрещены переходы между состояниями одинаковой чётности (т. е. между чётными или между нечётными состояниями), а для дипольного магнитного и квадрупольного электрического излучений (и для комбинационного рассеяния) запрещены переходы между состояниями различной чётности (т. е. между чётными и нечётными состояниями. В силу этого запрета можно наблюдать, частности в атомных спектрах астрономических объектов, линии, соответствующие магнитным дипольным и электрическим квадрупольным переходам, обладающим очень малой вероятностью по сравнению с дипольными электрическими переходами (т. н. запрещённые линии (См. Запрещенные линии)).

Наряду с точными О. п. по J и m_Jсущественны приближённые О. п. при дипольном излучении атомов для квантовых чисел, определяющих величины орбитальных и спиновых моментов электронов и проекций этих моментов. Например, для атома с одним внешним электроном азимутальное квантовое число l, определяющее величину орбитального момента электрона M_l M²_l = ħ² l(l + 1), может изменяться на ± 1 (Δl = 0 невозможно, т.к. состояния с одинаковыми l имеют одинаковую чётность: они чётные при чётном l и нечётные при нечётном l). Для сложных атомов квантовое число L, определяющее полный орбитальный момент всех электронов, подчинено приближённому О. п. ΔL = 0, ±1, а квантовое число S, определяющее полный спиновый момент всех электронов (и Мультиплетность κ = 2S + 1), — приближённому О. п. ΔS = 0, справедливому, если не учитывать Спин-орбитальное взаимодействие. Учёт этого взаимодействия нарушает последнее О. п., и появляются т. н. интеркомбинационные переходы, вероятности которых тем больше, чем больше атомный номер элемента.

Для молекул имеются специфические О. п. для электронных, колебательные и вращательные молекулярных спектров (См. Молекулярные спектры), определяемые симметрией равновесных конфигураций молекул, а для кристаллов — О. п. для их электронных и колебательных спектров, определяемые симметрией кристаллической решётки (см. Спектроскопия).

В физике элементарных частиц, кроме общих законов сохранения энергии, импульса, момента количества движения, имеются дополнительные законы сохранения, связанные с симметриями фундаментальных взаимодействий частиц — сильного, электромагнитного и слабого. Процессы превращения элементарных частиц подчиняются строгим законам сохранения электрического заряда Q, барионного заряда (См. Барионный заряд) В и, по-видимому, лептонного заряда (См. Лептонный заряд) L, которым соответствуют строгие О. п.: ΔQ = ΔВ = ΔL = 0. Существуют также приближенные О. п. Из изотопической инвариантности (См. Изотопическая инвариантность) сильного взаимодействия следует О. п. по полному изотопическому спину I, ΔI = 0; это О. п. нарушается электромагнитными и слабыми взаимодействиями. Для сильного и электромагнитного взаимодействий справедливо О. п. по странности S, ΔS = 0; слабые взаимодействия протекают с нарушением этого О. п.: |ΔS| = 1. Как было отмечено выше, в процессах, вызванных слабым взаимодействием, нарушается также закон сохранения пространственной чётности, справедливый для всех др. видов взаимодействий. Имеются и др. О. п. См. Элементарные частицы.

Об О. п. в ядерной физике см. Ядерная спектроскопия.

Лит. см. при статьях Атомная физика, Молекулярные спектры, Элементарные частицы.

М. А. Ельяшевич.

ОТБОРА ПРАВИЛА - определяют возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т. п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. Правила отбора связаны с симметрией квантовых систем и, следовательно, с соответствующими законами сохранения.

ОТБОРА ПРАВИЛА

правила, определяющие возможные квантовые переходы для атомов, молекул, ат. ядер, взаимодействующих элем. ч-ц и др. О. п. устанавливают, какие переходы разрешены (вероятность перехода велика) и какие запрещены строго (вероятность перехода равна нулю) или приближённо (вероятность перехода мала); соотв. О. п. разделяют на строгие и приближённые. При хар-ке состояний системы с помощью квантовых чисел О. п. определяют возможные изменения этих чисел при переходе рассматриваемого типа.

О. п. связаны с симметрией квант. систем, т. е. с неизменностью (инвариантностью) их св-в при определ. преобразованиях, в частности координат и времени, и с соответствующими сохранения законами. Переходы с нарушением строгих законов сохранения энергии, импульса (для реальных переходов), момента импульса, электрич. заряда и т. д. замкнутой системы абсолютно исключаются.

Для излучат. квант. переходов между стационарными состояниями атомов и молекул очень важны строгие О. п. для квант. чисел J и mJ, определяющих возможные значения полного момента импульса М и его проекции Мz (M2=ћ2J/(J+1), Mz=ћmJ). Эти правила связаны с равноправием в пр-ве всех направлений (для любой точки — сферич. симметрия) и всех направлений, перпендикулярных выделенной оси z (аксиальная симметрия), и соответствуют сохранению момента импульса и его проекции на ось z. Из законов сохранения полного момента импульса и его проекции для системы, состоящей из микрочастиц и из испускаемых, поглощаемых и рассеиваемых фотонов, следует, что при квант. переходе J и mJ могут изменяться в случае электрич. и магн. дипольных излучений (см. ИЗЛУЧЕНИЕ) лишь на 0, ±1, а в случае электрич. квадрупольного излучения (а также в случае комбинационного рассеяния света) на 0, ±1, ±2.

Другое важное О. п. связано с законом сохранения полной чётности для изолированной квант. системы (этот закон нарушается лишь слабым взаимодействием). Квант. состояния атомов, всегда имеющих центр симметрии, а также тех молекул и кристаллов, к-рые имеют такой центр, делятся на чётные и нечётные по отношению к пространств. инверсии (отражению в центре симметрии, т. е. к преобразованию координат х®-х, у®-y, z®-z); в этих случаях справедлив т. н. альтернативный запрет для излучательных квант. переходов: для электрического дипольного излучения запрещены переходы между состояниями одинаковой чётности (т, е. между чётными или между нечётными состояниями), а для дипольного магнитного и квадрупольного электрического излучений (и для комбинац. рассеяния) — переходы между состояниями разл. чётности (т. е. между чётными и нечётными состояниями). В силу этого запрета можно наблюдать, в частности в ат. спектрах астр. объектов, линии, соответствующие магн. дипольным и электрич. квадрупольным переходам, обладающим очень малой вероятностью по сравнению с дипольными электрич. переходами (т. н. запрещённые линии).

Наряду с точными О. п. по J и mJ существенны приближённые О. п. при дипольном излучении атомов для квант. чисел, определяющих величины орбитальных и спиновых моментов эл-нов и проекций этих моментов. Напр., для атома с одним внеш. эл-ном орбитальное (азимутальное) квант. число l, определяющее величину орбит, момента эл-на Ml (M2l=ћ2l(l+1)), может изменяться на ±1 (Dl=0 невозможно, т. к. состояния с одинаковыми l имеют одинаковую чётность: они чётные при чётном l и нечётные при нечётном I). Для сложных атомов квант, число L, определяющее полный орбит. момент всех эл-нов, подчинено приближённому О. п. DL = 0, ±1, а квант. число S, определяющее полный спиновый момент всех эл-нов (и мультиплетность c=2S+1),— приближённому О. п. DS=0, справедливому, если не учитывать спин-орбитальное взаимодействие. Учёт этого вз-ствия нарушает последнее О. п., и появляются т. н. интеркомбинац. переходы, вероятности к-рых тем больше, чем больше ат. номер элемента.

Для молекул имеются специфич. О. п. для электронных, колебат. и вращат. молекулярных спектров, определяемые симметрией равновесных конфигураций молекул, а для кристаллов — О. п. для их электронных и колебат. спектров, определяемые симметрией крист. решётки (см. СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ).

В физике элем. ч-ц, кроме общих законов сохранения энергии, импульса, момента импульса, имеются дополнит. законы сохранения, связанные с симметриями фундам. вз-ствий ч-ц — сильного, эл.-магн. и слабого. Процессы превращений элем. ч-ц подчиняются строгим законам сохранения электрич. заряда Q, барионного заряда В и лептонного заряда L, к-рым соответствуют строгие О. п.: DQ=DB=DL=0 (это означает, что при достигнутой точности измерений нарушения этих О. п. не обнаружены). Существуют также приближённые О. п. Из изотопической инвариантности сильного вз-ствия следует О. п. по полному изотопич. спину I, DI=0; это О. п. нарушается эл.-магн. и слабым вз-ствиями. Для сильного и эл.-магн. вз-ствий справедливо О. п. по странности S(DS=0), «очарованию» С(DC=0), «красоте» b(Db=0). Слабое взаимодействие протекает с нарушением этих О. п. Имеются и др. О. п. (см. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ).

см. Квантовые переходы.

отбо́ра пра́вила

определяют возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т. п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. Отбора правила связаны с симметрией квантовых систем и, следовательно, с соответствующими законами сохранения.

* * *

ОТБО́РА ПРА́ВИЛА, определяют возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т. п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. Правила отбора связаны с симметрией квантовых систем и, следовательно, с соответствующими законами сохранения.

правила, впервые введенные датским физиком Нильсом Бором для разрешенных квантовых переходов в системах микрообъектов (атомов, молекул, атомных ядер и т. д.), постулируемые законами сохранения и симметрией систем. Сводятся в большинстве случаев к целочисленным изменениям квантовых чисел, характеризующих то или иное свойство объектов и систем.

, определяют возможные квантовые переходы для атомов-, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т.п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. О. п. связаны с симметрией квантовых систем и, следовательно, с соотв. законами сохранения.