ОТБОРА ПРАВИЛА

ОТБОРА ПРАВИЛА, правила, определяющие возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, взаимодействующих элементарных частиц и др. О. п. устанавливают, какие квантовые переходы разрешены (вероятность перехода велика) и какие запрещены - строго (вероятность перехода равна нулю) или приближённо (вероятность перехода мала); соответственно О. п. разделяют на строгие и приближённые. При характеристике состояний системы с помощью квантовых чисел О. п. определяют возможные изменения этих чисел при переходе рассматриваемого типа.

О. п. связаны с симметрией квантовых систем, т. е. с неизменностью (инвариантностью) их свойств при определённых преобразованиях, в частности координат и времени, и с соответствующими сохранения законами. Переходы с нарушением строгих законов сохранения (напр., энергии, импульса, момента количества движения, электрич. заряда и т. д. замкнутой системы) абсолютно исключаются.

Для излучат, квантовых переходов между стационарными состояниями атомов и молекул очень важны строгие О. п. для квантовых чисел J и m_j, определяющих возможные значения полного момента количества движения М и его проекции М_zпо правилам квантования: М² = h²J (J + 1),M_z= пт_j (h - Планка постоянная, ] и mj - целые или полуцелые числа, причём m_j =J, J - 1, ... .... - J; см. Квантовые числа). Эти правила связаны с равноправием в пространстве всех направлений (для любой точки - сферическая симметрия) и всех направлений, перпендикулярных выделенной оси z (аксиальная симметрия), и соответствуют сохранению момента количества движения и его проекции на ось z. Из законов сохранения полного момента количества движения и его проекции для системы, состоящей из микрочастиц и из испускаемых, поглощаемых и рассеиваемых фотонов, следует, что при квантовом переходе J и m_j могут изменяться в случае электрич. и магнитного дипольных излучений (см. Излучение электромагнитное) лишь на 0, ±1, а в случае электрич. квадрупольного излучения (а также в случае комбинационного рассеяния света) - на 0, ± 1, ±2.

Другое важное О. п. связано с законом сохранения полной чётности для изолированной квантовой системы (этот закон нарушается лишь слабым взаимодействием элементарных частиц). Квантовые состояния атомов, всегда имеющих центр симметрии, а также тех молекул и кристаллов, к-рые имеют такой центр, делятся на чётные и нечётные по отношению к пространств, инверсии (отражению в центре симметрии, т. е. к преобразованию координат х‘ -> -х, у‘ -> -у, z‘ -> -z); в этих случаях справедлив т. н. альтернативный запрет для излучат. квантовых переходов: для электрич. дипольного излучения запрещены переходы между состояниями одинаковой чётности (т. е. между чётными или между нечётными состояниями), а для дипольного магнитного и квадруполыюго электрич. излучений (и для комбинационного рассеяния) запрещены переходы между состояниями различной чётности (т. е. между чётными и нечётными состояниями). В силу этого запрета можно наблюдать, в частности в атомных спектрах астроном ич. объектов, линии, соответствующие магнитным дипольным и электрич. квадрупольным переходам, обладающим очень малой вероятностью по сравнению с дипольными электрич. переходами (т. н. запрещённые линии).

Наряду с точными О. п. по У и m_jсущественны приближённые О. п. при дипольном излучении атомов для квантовых чисел, определяющих величины орбитальных и спиновых моментов электронов и проекций этих моментов. Напр., для атома с одним внешним электроном азимутальное квантовое число l, определяющее величину орбитального момента электрона M_i М²_i=h²l(l+1), может изменяться на ± 1 (дельта l = 0 невозможно, т. к. состояния с одинаковыми / имеют одинаковую чётность: они чётные при чётном l и нечётные при нечётном l). Для сложных атомов квантовое число L, определяющее полный орбитальный момент всех электронов, подчинено приближённому О. п. дельта L = О, ±1, а квантовое число S, определяющее полный спиновый момент всех электронов (и мулътиплетностъ n = 2S+1),- приближённому О. п. дельта S = 0, справедливому, если не учитывать спин-орбитальное взаимодействие. Учёт этого взаимодействия нарушает последнее О.п., и появляются т. н. интеркомбинационные переходы, вероятности к-рых тем больше, чем больше атомный номер элемента.

Для молекул имеются специфич. О. п. для электронных, колебат. и вращат. молекулярных спектров, определяемые симметрией равновесных конфигураций молекул, а для кристаллов - О. п. для их электронных и колебат. спектров, определяемые симметрией кристаллич. решётки (см. Спектроскопия).

В физике элементарных частиц, кроме общих законов сохранения энергии, импульса, момента количества движения, имеются дополнит, законы сохранения, связанные с симметриями фундаментальных взаимодействий частиц - сильного, электромагнитного и слабого. Процессы превращения элементарных частиц подчиняются строгим законам сохранения электрич. заряда О. барионного заряда В и, по-видимому, лептонного заряда L, к-рым соответствуют строгие О. п.: дельта Q = дельта В = дельта L = 0. Существуют также приближ. О. п. Из изотопической инвариантности сильного взаимодействия следует О. п. по полному изотопич. спину I, дельта I = 0; это О. п. нарушается электромагнитными и слабыми взаимодействиями. Для сильного и электромагнитного взаимодействий справедливо О. п. по странности S, дельта S = 0; слабые взаимодействия протекают с нарушением этого О. п.: |дельта S|= 1. Как было отмечено выше, в процессах, вызванных слабым взаимодействием, нарушается также закон сохранения пространств, чётности, справедливый для всех др. видов взаимодействий. Имеются и др. О. п. См. Элементарные частицы. Об О. п. в ядерной физике см. Ядерная спектроскопия.

Лит. см. при статьях Атомная физика, Молекулярные спектры. Элементарные частицы. М- А, Ельяшевич.