قواعد الانتخاب Selection Rules

 أن الإشعاع الكهرومغناطيسي ينبعث من الأنوية المثارة كنتيجة للتغيرات في توزيعات الشحنات والتيارات داخل النواة. كما وتم اشتقاق ثابت الانحلال باعتبار أن الإشعاع الكهرومغناطيسي قد نتج عن حركة شحنة نقطية وحيدة. ولكن حقيقة الأمر تختلف عن ذلك. فالأنوية عبارة عن توزيع ممتد من الشحنات حيث تتدفق تيارات كهربية نتيجة للحركة المغزلية والمدارية للنيوكليونات. ومن ثم فإن ذلك يؤدي إلى تعقيدات للحسابات البسيطة.

كما أنه يمكن كتابة توزيع معين من الشحنة والتيار على صورة مجموعة من العزوم متعددة القطبية. كما ويمكن كتابة هذه العزوم (_ℓQ) على الصورة:

حيث ℓ هي رتبة القطبية.

فعندما 0 = ℓ فإننا نحصل على Σ e_i وهو مجموع الشحنة الكلية الموجودة.

وعندما 1 = ℓ فإننا نحصل على Σel_i.x_i = Q₁ وبالتالي نحصل على ثنائي القطب الكهربي. Electric Dipole وإذا كانت 2= ℓ فإننا نحصل على Σe_i.x_i² = Q₂ وهو رباعي القطب الكهربي Electric Quadriple. وهكذا.

أما إذا كان الجسم يحمل عزوماً مغناطيسية كما يحمل عزوماً كهربية فإنه ينتج لدينا العزوم المغناطيسية متعددة القطبية Magnetic Multipole Moments.

وهكذا فإنه عندما تتذبذب الشحنات فإن كل عزم متعدد الأقطاب سوف يشع المجال الكهربي أو المغناطيسي المميز له (باستثناء الحالة عندما 0= ℓ).

وبالتالي فإنه ينتج لدينا إشعاع عديد القطبية الكهربية أو المغناطيسية Electric or Magnetic Multipole Radiation. والذي سنوضحه فيما يلي: لنفترض ان لدينا مستوى نووي ابتدائي (initial) ذو عزم (J_i) وانعكاسية (π_i) أي J_i^π_r وأن هذا المستوى يتحلل إلى المستوى النهائي (final) ذي العزم J_r والانعكاسية (π_r) أي J_f^π_r وذلك بإطلاق شعاع γ ذي طاقة E وعزم (ℓ) وانعكاسية (π). وبتطبيق قوانين الحفظ للزخم والانعكاسية ينتج أن:

(1)     .........

(2)     ..........

وهذه ينتج عنها قواعد الانتخاب التالية:

(3)     .........

وأنه في حالة الإشعاع عديد القطبية الكهربي (Eℓ) نجد أن التغير في الانعكاسية يتم على الصورة:

(4)     ............

وأنه في حالة الإشعاع عديد القطبية المغناطيسي (Mℓ) نجد أن التغير في الانعكاسية يتم على الصورة:

(5)     ...........

وحسب هذه القواعد السابقة فإنه يمكن لأي إشعاع بأي قطبية أن يحدث. ولكن وجد عملياً أنه لانتقال معين فإن القطبية الأولى أو القطبيتين الأوليين هما اللتان تحدثان وذلك لأن قواعد الاختيار السابقة ستتمكن من حذف الكثير من القطبيات. ويظل احتمال القطبيات ذات الرتب الأقل هو الأكثر حدوثاً.

كما ينبغي ملاحظة أن القطبية تتناوب بين الانتقال الكهربي والمغناطيسي أي أن:

لقد وجد أن القطبية ذات الرتبة الأقل تفوق باقي القطبيات عدة مئات أو آلاف المرات.

 حيث يتضح أن λ تقل بسرعة كلما زادت رتبة القطبية (ℓ).

كما يتضح من معادلة أن احتمال حدوث القطبية الكهربية أكبر من القطبية المغناطيسية.

وبالطبع يمكن أن يحدث الانتقالين الكهربي والمغناطيسي معاً وبالتالي فإننا نحصل على إشعاع مختلط - ومن ثم يمكن تعيين نسبة الخليط  Mixing Ratio (δ²) حيث:

(6)              ..............

فإذا كان لدينا الإشعاع:

فإن نسبة الخليط تعطي بالعلاقة :

حيث E₂)) I هي شدة الإشعاع ذيM₁), (E₂) ) Iهي شدة الإشعاع ذي M₁.

حالات خاصة:

1. إذا كانت J_i أو J_f تساوي صفراً فإن الإشعاع الناتج سيكون إما ذا قطبية كهربية أو مغناطيسية فقط وبالتالي فإننا سنحصل على إشعاع نقي Pure Transition.

2. إذاكانت J_i = J_f = 0

فإن قواعد الانتخاب السابقة تبين أن مثل هذا الانتقال هو انتقال ممنوع Forbidlen أي لا يمكن له أن يحدث عن طريق انطلاق فوتون وحيد. وبالتالي سوف تبحث النواة عن وسيلة أخرى للتخلص من طاقتها الزائدة.