Гамма-спектроскопия

Га́мма-спектроскопи́я (${\displaystyle \gamma }$-спектроскопия), раздел ядерной физики, посвящённый исследованиям энергетических спектров гамма-квантов (зависимости числа ${\displaystyle \gamma }$-квантов от их энергии), испускаемых атомными ядрами при их распаде или в ядерных реакциях. В более широком смысле гамма-спектроскопия включает в себя исследование всех характеристик
${\displaystyle \gamma }$-излучения, испускаемого не только ядрами, но и атомами и элементарными частицами. К характеристикам ${\displaystyle \gamma }$-излучения относятся его энергия, момент количества движения (мультипольность), поляризация (преимущественная направленность вектора электрической напряжённости ${\displaystyle \gamma }$-кванта) и др. В исследованиях по гамма-спектроскопии используются специальные приборы – гамма-спектрометры.

Поскольку ${\displaystyle \gamma }$-кванты, испускаемые атомными ядрами и другими микрообъектами, образуются при переходах из состояний (с уровней) с большей энергией в состояния (на уровни) с меньшей энергией, то по спектральным линиям в спектрах ${\displaystyle \gamma }$-квантов устанавливаются схемы энергетических уровней этих объектов, прежде всего атомных ядер. По ширинам этих линий можно определить времена жизни состояний ядер и вероятности их распада. Знание вероятности вылета ${\displaystyle \gamma }$-квантов под различными углами позволяет найти их мультипольности (т. е. полные угловые моменты). Определение поляризации испущенных ядром ${\displaystyle \gamma }$-квантов вместе со знанием их мультипольности позволяет найти спины и чётности ядерных состояний, между которыми происходят переходы с испусканием ${\displaystyle \gamma }$-квантов (${\displaystyle \gamma }$-переходы). Кроме того, по характеристикам ${\displaystyle \gamma }$-переходов можно определить электрические квадрупольные и магнитные дипольные моменты ядер, т. е. распределения зарядов и токов в ядрах в различных состояниях. По всей совокупности полученных в экспериментах по ${\displaystyle \gamma }$-спектроскопии данных расшифровывается физическая природа ядерных состояний и делаются выводы о строении атомных ядер и взаимодействиях в них нуклонов.

Методы ${\displaystyle \gamma }$-спектроскопии являются наиболее точными при определении характеристик атомных ядер, поскольку за испускание ${\displaystyle \gamma }$-квантов ответственно электромагнитное взаимодействие, свойства которого изучены лучше, чем свойства других фундаментальных взаимодействий, и используемые спектрометры имеют наивысшие разрешающие способности. Интерпретация экспериментальных данных, полученных методами
${\displaystyle \gamma }$-спектроскопии, является наиболее простой и однозначной.