核スピン

最近、核エネルギー構造について調べ始めました。

そこで、核エネルギー順位を求めるにあたっていくつか不明なところが出来てきましたので、教えてください。

まずは核スピンIの求め方がわかりません。いろんな本も見たのですが、数値は掲載してあるのですが、求め方が見当たりません。この"教えて！goo"の「QNo.1638432」でも同様の質問があったのですが、よくわかりませんでした。求め方もしくはそれが掲載してある本でも構いませんので、教えてください。
次にエネルギー準位を考えるときによく"2I+1"という数値がよく出てくるのですが、この数値は何を意味しているのでしょうか。

最後に半導体関連の本では、ｎ,l,m,sの関数としてあらわされている電子のエネルギー準位と、原子物理関係の本にて、L,S,J,F,mFにてあらわされている原子エネルギーの関連はどうなのでしょうか？同じもので表現が違うだけなのでしょうか。なかなか理解できずにいます。

質問が複数に渡ってしまいましたが、よろしくお願いします。

No.3 回答者： grothendieck 回答日時： 2008/03/17 21:45

陽子はuudというクォークからなるとされますが、このvalence quarkのスピンを足し合わせたものが陽子のスピンではないということの簡単な説明は

www.quark.kj.yamagata-u.ac.jp/compass/compass_intro_2006v3.pdf

でも元々のご質問は核子のスピンではなく、原子核のスピンをどのように計算するかということではなかったのでしょうか。これについては例えばShell Model などでは満足できないということなのでしょうか。

No.2 回答者： grothendieck 回答日時： 2008/03/09 18:31

核のスピンは核内部の全クォークのスピンの和ではありません。

ハドロンのスピンがクォークの固有スピンと軌道角運動量の和からなるとする模型はNaive Quark model と呼ばれるものだと思います。これが大間違いだったのです!! 有名なＥＭＣという実験によればクォークのスピンは陽子や中性子のスピンにごくわずかしか寄与していないことが明らかになったのです。それでは核子のスピンはどこから来るのか？これはNucleon Spin puzzle と言われています。何が欠けているのか？現代の強い相互作用の理論であるQCDによればクォーク間の力はグルーオンによって媒介され、これはスピン１を持ちます。したがってグルーオンのスピンまで勘定に入れればうまく行くかというと...ちっともうまく行きゃしないのです。Nucleon Spin puzzle はハドロン物理の基本的な未解決問題になっています。
http://www.google.com/search?q=cache:3XmeLD0gTPQ …

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。すぐには良くわかりませんが、参考URLも含めて、これからもっと詳しく調べてみたいと思います。しかしなかなか奥が深そうですね。

お礼日時：2008/03/09 22:43

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2008/03/07 17:08

半分以上の分野で素人なので、あまり踏み込みません。

まず
>エネルギー準位を考えるときによく"2I+1"という数値がよく出てくるのですが、この数値は何を意味しているのでしょうか…
通常Iはスピンを表します。電子でも核でも同じ。I=0なら一重項、I=1/2なら二重項、I=1なら三重項…
有機化合物などですと二重項なのは不対電子を持つ化学種(ラジカル)。酸素分子は電子2つが最高準位(反結合軌道)にフント則に乗っ取り平行に入っているので、電子のスピン1/2×2＝１ スピンが１なので酸素分子は３重項。有機化学屋にいわせればビラジカル。
エネルギー準位と関連がつくのは核磁気共鳴の時など、スピンの状態は磁場の中で２I+１個の準位に分裂可能、それぞれの準位間のスペクトル観測が可能になる。
核磁気共鳴では核スピンが1/2の時観測がし易い、上向きと下向きしかないから。励起も発振も１種類しかない。
核スピンが１以上あると準位の数が増えると共に、核四重極が現れることが多い。核四重極共鳴についてお調べ下さい。(わたしは一切知らない)
ちなみに核のスピンは核内部の全クォークのスピンの和(の筈)。
半導体関係以下はわたしの知らない世界、知ってても役に立たない世界。
m(_ _)m

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。遅くなり申し訳ありませんでした。
教科書等ではなかなかわかりずらい内容にヒントを頂き、助かりました。これらを糸口に更に調べてみたいと思います。
素人には非難しくなるためか、教科書レベルの本などでは、詳細が省略してある物が多く、なかなか踏み込めずにいました。
分かり易くありがとうございました。

お礼日時：2008/03/09 08:45