Prawdopodobieństwo jonizacji w rozpadzie beta jonów 6He Zygmunt Patyk Narodowe Centrum Badań Jądrowych Zakład Fizyki Teoretycznej

Przybliżenie nagłej zmiany w mechanice kwantowej Elektron w stanie podstawowym w wodoro-podobnym jonie 6He znajduje się w potencjale 2e2/r pochodzącym od jądra atomowego. Unormowana funkcja falowa ma postać (Z=2, a0-promień Bohra): Po rozpadzie jądra beta minus elektron „odczuwa” zmieniony potencjał jądra 3e2/r. Charakterystyczny czas rozpadu 2a0/c

Potencjał zaburzający: Funkcja falowa elektronu orbitalnego rozłożona w bazie stanów własnych niezaburzonego Hamiltonianu:

Część opisująca stany związane W stanie początkowym funkcja falowa jest postaci: W stanie końcowym, układ doznaje „odrzutu”, aby uwzględnić ten efekt należy przejść z funkcją elektronu do układu laboratoryjnego:

Prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w stanie związanym wyraża się przez: Prawdopodobieństwo jonizacji: W eksperymencie otrzymano : Wartość prawdopodobieństwa jonizacji otrzymana przy pomocy metody nagłego przybliżenia (wartość Erecoil została uśredniona ): Prawdopodobieństwo jonizacji przy uwzględnieniu poprawki (wartość poprawki dla Z = 2 wynosi: 20·10−5 ):

„Shake-off” polega na wzbudzeniu elektronu orbitalnego ze stanu związanego do ciągłego spektrum stanów, na skutek nagłej zmiany potencjału jądra wywołanej przemianą β−. Przejście dozwolone typu GT ze zmianą spinu ΔI=1 Przejście dozwolone, log(ft)=2.905 Cząstka β emitowana jest z momentem pędu L=0, w fali s ZAŁOŻENIA Cząstka β „ucieka”z prędkością bliską c

Metoda pomiaru prawdopodobieństwa jonizacji

Prawdopodobieństwo jonizacja w wyniku rozpadu β Prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w stanie związanym: Prawdopodobieństwo jonizacji: Eksperyment 0.02348(35)stat(06)syst Prawdopodobieństwo jonizacji (bez odrzutu jądra) 0.02338 Prawdopodobieństwo jonizacji z odrzutem jądra (Erecoil=0.94689[keV]) 0.02342 Prawdopodobieństwo jonizacji z poprawką δPionization 0.02322

„Calculations have predicted that two percent of the daughter lithium would shake off an electron, leaving 6Li3+. Couratin et al. performed a series of experiments in which they collected and confined 20,000 6He+ ions into a trap from a beam of 6He produced at France’s Large Heavy Ion National Accelerator. The trap is outfitted with detectors that measure the coincidence of beta particles and 6Li2+ and 6Li3+, allowing the team to measure the probability of shake off in 6Li2+ with a relative precision of about a percent. Their result is in excellent agreement with theory, which could make 6He+ a textbook example for experiments to come. – Jessica Thomas X. Fléchard/Caen University

Podsumowanie Prawdopodobieństwo jonizacji jonu H-podobnego na skutek przemiany β, zostało policzone przy wykorzystaniu metody nagłego przybliżenia. Po raz pierwszy zmierzono prawdopodobieństwo jonizacji na skutek nagłej zmiany ładunku jądra, nie zakłócone przez oddziaływania wielo-elektronowe. Korzystając z z ulepszonej metody nagłego przybliżenia wynik eksperymentalny pozostaje w zgodzie z obliczeniami teoretycznymi.