МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.С. Пушкина»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по теоретической физике
Спиновый дихроизм нейтронов и ядерный псевдомагнетизм
Брест, 2010
Оглавление
Введение
1.1 Спиновый дихроизм нейтронов
1.2. Ядерный псевдомагнетизм
2.1 Получение выражения для амплитуды рассеяния нейтрона в ядерной среде
2.2 Существование 2 показателей преломления ядерной среды
2.3 Расчет зависимости поляризации от пройденного нейтронным пучком расстояния и зависимости угла поворота от расстояния
2.4 Энергия нейтрона в ядерной среде. Зависимость от направления спина нейтрона по отношению к вектору поляризации ядер
2.5 Получение выражения для ядерного псевдомагнитного поля
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Спиновый дихроизм проявляется в асимметрии пропускания через образец поляризованных нейтронов с разным спином, а также в появлении продольной поляризации при прохождении через вещество первоначально неполяризованных нейтронов. По-иному, дихроизм – это существование 2 показателей преломления для частиц с различным знаком проекции спина (спиральности).
Это явление возникает в обычной оптике из-за разницы в полных сечениях рассеяния для состояний фотона с различной спиральностью «+» и «–», а в нейтронной оптике из-за разницы в полных сечениях рассеяния для состояний нейтрона с различной проекцией спина «+» и «–». С другой стороны, мнимая часть амплитуды или коэффициента преломления связана с полным сечением по оптической теореме, следовательно, нейтроны, имеющие разную спиральность, будут по-разному поглощаться в веществе, в результате либо появляется поляризация первоначально неполяризованного пучка, либо разный коэффициент пропускания для нейтронов, поляризованных вдоль и против импульса.
1.1 Спиновый дихроизм нейтронов
Дихроизм (от греч. díchroos - двухцветный) - один из видов проявления плеохроизма, различная окраска одноосных кристаллов (обладающих двойным лучепреломлением) в проходящем свете при взаимно перпендикулярных направлениях наблюдения - вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней. Например, кристалл апатита, освещаемый белым светом, кажется на просвет светло-жёлтым, если смотреть по направлению оптической оси, и зелёным - в перпендикулярном направлении. Окраску кристалла в указанных условиях наблюдения называют, соответственно, "осевой" и "базисной". При прочих направлениях наблюдения кристалл также виден окрашенным (в какой-либо из промежуточных цветов), т. е. дихроизм представляет собой частный случай плеохроизма как многоцветности кристаллических фаз. Дихроизм обусловлен различием спектров поглощения кристалла для световых лучей, имеющих разное направление и поляризацию. Для одноосных кристаллов различают две "главные" (основные) окраски - при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней [6].
А теперь с помощью таблицы рассмотрим, в чем сходство спинового дихроизма нейтронов с эффектом Фарадея
Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика спинового дихроизма нейтронов с эффектом Фарадея
| | эффект Фарадея | ядерная прецессия спина нейтрона |
| частица | фотон | Медленные нейтроны |
| среди каких частиц движется | Поляризованные по спину электроны | Поляризованные по спину ядра |
| наличие спиновой поляризации | Да (электроны) | Да (ядра) |
| в чем проявляется дихроизм | Различные показатели преломления и коэффициенты поглощения для фотона | Различные показатели преломления и коэффициенты поглощения для нейтрона |
| сущность эффекта | Плоскость поляризации поворачивается на угол  | По мере прохождения в глубь мишени с поляриз. ядрами вектор поляризации нейтрона поворачивается на  |
| кто открыл | Фарадей, 1845г. | Группы Абрагама и Форте, 1970-е г. (предсказана в 1964 г. В. Г. Барышевским и М. И. Подгорецким) |
1.2 Ядерный псевдомагнетизм
Нейтрон, как известно, обладает спином и собственный магнитный момент. Известно ,что любая частица обладающая собственным магнитным моментом при попадании в обычное магнитное поле испытывает прецессию собственного магнитного момента (ларморовская прецессия). Следовательно, должен испытывать ее и нейтрон. Но когда нейтрон оказывается среди поляризованных ядер, то прецессию испытывает не собственный магнитный момент, а спин. Но поскольку спин неразрывно связан с магнитным моментом, то это все равно что если бы воздействие поляризованных ядер на нейтрон можно было бы представить в виде поля, чем то похожее на магнитное, действующее на собственный магнитный момент нейтрона (как при ларморовской прецессии), но имеющего совсем иную природу (ядерную).
Данный обзац можно отобразить в виде сравнительной характеристики обычного магнитного поля и ядерного псевдомагнитного поля
Таблица 1.2 - Сравнительная характеристика обычного магнитного поля и ядерного псевдомагнитного поля
| Характеристики | Магнитное поле | Ядерное псевдомагнитное поле |
| 1.Каким фундаментальным взаимодействием обусловлено? | Электромагнитным | ядерным |
| 2. Может ли его воздействию подвергаться электрон, протон, нейтрон? | Да; да; да | Нет; да; да |
| 3. Может ли создаваться движущими заряженными частицами? | Да | Нет |
| 4. Возможно ли квантование энергии по Ландау для частицы в таком поле? | Да | Нет |
| 5. Какой тип прецессии спина (или магн. момента) нейтрона наблюдаться в таком поле? | ларморовская | ядерная |
| 6. Опыт по разделению пучков поляризованных частиц в соответствующем поле? | Штерна - Герлаха | Работы групп Абрагама и Форте |
| 7. Может ли существовать в вакууме? | Да | Нет |
Волновая функция
Волновая функция (функция состояния, пси-функция, амплитуда вероятности) — комплексная функция, используемая в квантовой механике для вероятностного описания состояния квантовомеханической системы. В широком смысле — то же самое, что и вектор состояния.
Вариант названия «амплитуда вероятности» связан со статистической интерпретацией волновой функции: вероятность нахождения частицы (или физической системы) в данном состоянии равна квадрату абсолютного значения амплитуды вероятности этого состояния.
Волновая функция зависит от координат (или обобщённых координат) системы и формируется таким образом, чтобы квадр