квадрупольное излучение

КВАДРУПОЛЬНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - излучение, обусловленное изменением во времени квадруполъного момента (электрич., магн., акустич., гравитационного) системы. Для эл--магн. излучения различают электрич. и магн. К. и. в зависимости от того, вызывается ли оно изменением компонент тензора электрического или магнитного квадрупольных моментов (ср. в ст. Диполъное излучение). Выделение К. и. наиб. важно для источников, занимающих область малого размера l по сравнению с излучаемыми длинами волн К: lЪl. Это условие ограничивает скорости и движения зарядов в источнике К. и. нерелятивистскими значениями: u~cl/l, характерная частота К. и. w~u/l. Согласно классич. электродинамике, интенсивность I(t) излучения системы зарядов в вакууме в единицу времени с точностью до членов ~(l/l)⁶ равна:

где р^е, р^m и T - электрич., магн. и тороидальный дипольные моменты соответственно. Вклад электрич. К. и. определяется последним слагаемым (i, k=1, 2, 3), интенсивность электрич. К. и. имеет тот же порядок (l/l)⁴, что и магн. дипольное излучение [магн. К. и. и тороидное дипольное излучение появляются только в след, порядке (l/l)⁶]. К. и. особенно важно для источников, не обладающих дипольными моментами (p^e=0, р^m=0), напр., для замкнутых систем, состоящих из частиц, у к-рых отношение зарядов к массе одинаково. Электрич. и магн. поле К. и. убывает при удалении от источника обратно пропорционально расстоянию, как и поле дипольного излучения. При гармонич. законе изменения квадрупольного момента, , с частотой w средняя по времени интенсивность излучения равна

Её угл. распределение (диаграмма направленности) в случае источника с осью симметрии z (i=3) выше второго порядка, когда отличны от пуля только диагональные составляющие , имеет вид

I_q=(¹⁵/_8p)I_Qsin²qcos²q.

Здесь I_q - интенсивность, отнесённая к единице телесного угла в направлении наблюдения n, q-полярный угол между n и осью z. В отсутствие указанной симметрии источника интенсивность К. и. I_q имеет более сложную диаграмму направленности, зависящую также от азимутального угла j (как квадрат нек-рой линейной суперпозиции ф-ций const, cosj, sinj, cos2j и sin2j), а само К. и. связано с потерей момента импульса излучающей системой зарядов. При квантовом описании К. и. последнее обстоятельство приводит к ограничениям (отбора правилам)на те энергетич. состояния излучающей системы, между к-рыми возможны квадрупольные квантовые переходы. Электрич. К. и. и квадрупольное рассеяние g-лучей, света и микроволн малыми частицами (атомными ядрами, молекулами, пылинками) применяется при спектральном исследовании внутр. структуры и динамич. свойств этих частиц. К. и., наряду с магн. дипольным, определяет время жизни и вероятность перехода из метастабильных состояний, используемых в нек-рых оптич. квантовых генераторах и усилителях. Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 7 изд., М., 1988; их же, Квантовая механика, 3 изд., М., 1974; Блатт Д ж., Вайскопф В., Теоретическая ядерная физика, пер. с англ., М., 1954; Джексон Дж., Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965; Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П., Квантовая электродинамика, 2 изд., М., 1980; Баранова Н. Б., Зельдович Б. Я., Два подхода к учету пространственной дисперсии в молекулярном рассеянии света, "УФН", 1979, т. 127, с. 421; Дубовик В. М., Тосунян Л. А., Тороидные моменты в физике электромагнитных и слабых взаимодействий, "ЭЧАЯ", 1983, т. 14, с. 1193; Бертч Д ж. Ф., Колебания атомных ядер, пер. с англ., "В мире науки", 1983, № 7, с. 16. В. В. Кочаровский, Вл. В. Кочаровский.

   <<      Предметный указатель      >>