禁制机制

✍ dations ◷ 2025-01-31 10:26:48 #原子核物理学,量子力学,天文光谱学,光谱学

禁制机制(禁线或禁制跃迁)是光谱学在与原子核、原子或分子的吸收与发射相关谱线中,经历特定选择规则(英语:selection rule)不被允许,但如果未进行与该相关联近似值的情况下,则被允许产生的谱线。例如这样的情况,根据通常的近似值(像是与光相互作用的电偶极近似值),该过程不可能发生,但在高阶的逼近状态下(像是磁偶极或电四极子)这种过程是允许的,但速率要低得多。

在黑暗中发出磷光的材料就是一个例子:吸收光并形成激发状态,但它的衰变涉及自旋翻转,因此在电偶极的跃迁是被禁制的。结果是在几分钟或几小时内缓慢的发出磷光。

尽管这种跃迁在名义上是被禁制的,但如果原子核、原子或分子被提升到激发状态,只是其自发发生的可能性很小。更确切的说,这种激发实体有可能在每单位时间向较低能量的激发状态进行禁制跃迁;根据定义,这种跃迁的概率远低于选择规则所允许的任何一种跃迁。因此,如果可以通过允许的跃迁(或者其它的方式,例如经由碰撞)消除激发状态,就几乎可以肯定在进行禁制跃迁之前,会通过任何的跃迁去除激发状态。然而,大多数的禁制跃迁只是相对的不太可能:只能以这种方式衰变的状态(称为准稳度(英语:metastability)状态)通常具有存留期,数量级为毫秒到秒;而经由允许的选择规则跃迁衰变时间小于一微秒。在一些放射性衰变系统中,多级别的禁制跃迁可以使每个附加单元的寿命延长许多数量级,而使系统的变化超出选择规则所允许的范围。这种激发状态可以持续数年,甚至数十亿年(太长而无法衡量)。

在极低密度的气体、等离子体,也就是在外太空或地球极端上层大气(英语:Near space)中可以观测到禁线。在太空的环境,每立方公分可能只有几颗原子,使得原子之间很难发生碰撞。在这样的条件下,无论是什么原因,一旦原子或分子被激发至准稳度状态,几乎就可以肯定会经由禁线辐射光子来释放能量。虽然准稳度状态相当罕见,但禁制跃迁发射出的光子在太空中超低密度的气体中却占了很大比例。禁制跃迁在高电荷态离子中可以产生可见光、真空紫外线、软X射线、和硬X射线的光子;在某些实验,像是电子束离子阱(英语:Electron beam ion trap)和离子储存环(英语:Storage ring)的例行观测中都能检测到。在这两种情况下,气体的密度都非常低,在产生禁线发射之前,被激发的原子不会与其它的原子发生碰撞而被再激发。使用激光光谱技术,禁制跃迁可以用来稳定目前可用的有着最高精度的原子钟和量子钟(英语:Quantum clock)。

氮(在654.8和658.4 奈米)、硫(在671.6和673.1奈米)、和氧(在372.7奈米,在495.9和500.7奈米)的禁线,是在天体物理等离子体中最常观测到的。这些谱线在行星状星云和电离氢区的能量平衡(英语:Energy economics)上非常的重要。氢的21公分线让很冷的中性氢能被看见,因此在电波天文学中特别重要。同样的,在金牛T星光谱线中的和的禁线,意味着气体的密度非常的低。

原子或分子的禁线跃迁会在其符号的前后加上方括号作为识别,例如或。

相关

  • 蛋白质能量营养失调饿死,在自愿的前提下,被视为是一种自杀的方式。但是在大多数饿死的例子中,是非自愿的情况下,因缺乏食物而活活饿死。据估算,2018年全球超过8.2亿人挨饿,没有充足的食物,高于前一年
  • 受精受精也称作配子结合或受胎,指来自同一物种的生殖细胞(配子)结合并形成新生物个体的过程。对动物来说,这个过程是由精子及卵子融合,最后发育形成胚胎。依照不同的动物物种,受精可以
  • 陈发虎陈发虎(1962年12月-),陕西丹凤县人,自然地理学家和环境变化专家。1984年毕业于兰州大学地理系,1987年、1990年又取得兰大自然地理学硕士和博士学位。担任兰州大学资源环境学院教授
  • 三甘醇三甘醇,结构式HO(CH2CH2O)2CH2CH2OH。无色几乎无臭吸湿性粘稠液体,可燃。与水和乙醇混溶,微溶于乙醚,几乎不溶于石油醚。毒性极低,未见中毒病例。三甘醇是通过环氧乙烷水合制取乙
  • 桃金娘科桃金娘科(学名:Myrtaceae)植物主要产于澳洲和美洲的热带和亚热带地区,有100属约3000种,中国原产有8属,引种了5属,共有136种。台湾有9属30种。常绿灌木或乔木;叶子对生或互生,单叶,多全
  • 康健民康健民(1955年5月-),中华人民共和国电影家,一级编剧,曾任中国文学艺术界联合会主席团委员,中国电影家协会分党组书记、常务副主席。
  • 新桥 (巴黎)新桥(法语:Pont Neuf)是法国巴黎塞纳河上最古老的桥,“新桥”这个名称是为了从许多连结两岸的桥梁中区别出来而取的。新桥位于西堤岛(位于塞纳河的中心,也是巴黎历史的核心)的西边,
  • 智辩家智辩家(希腊语:σοφιστής, )是古希腊公元前5世纪至4世纪时的一种类型的教师。他们中的许多善于哲学和修辞学,但也有人教授音乐、体育和数学。他们通常声称自己传授Arete(
  • 清软颚擦音清软颚擦音是辅音的一种,用于一些语言当中,它的国际音标符号是⟨x⟩,X-SAMPA符号是⟨x⟩,西班牙语的j、汉语拼音中的h及注音符号的ㄏ,实表此音。古英语本有此发音,但在现代英语中,
  • 元成宗元贞:1295年-1297年二月 元成宗铁穆耳(蒙古语:ᠲᠡᠮᠦᠷ,鲍培转写:,西里尔字母:Төмөр;1265年10月15日-1307年2月10日),是元朝第二位皇帝,蒙古帝国第六位大汗,1294年5月10日—1307年