Transición prohibida

Falta algo de información de fondo: todos los núcleos pares-pares tienen espín y paridad en el estado fundamental$J^P = 0^+$.

Supongamos un estado nuclear excitado con$J^P = 0^+$fueran a decaer al estado fundamental emitiendo un solo fotón. El momento angular más bajo que puede llevar un fotón es$\hbar$, en radiación dipolar. (La paridad de la radiación EM determina si el campo es un dipolo "eléctrico" o "magnético", "E1" o "M1"). Entonces, tiene un estado inicial con momento angular cero en el núcleo excitado y un estado final con momento angular cero en el núcleo y momento angular distinto de cero en el campo electromagnético. Esto está prohibido.

Los isómeros con giro 2, 3, etc. pueden decaer a un$0^+$estado fundamental emitiendo fotones de "cuadrupolo" (E2/M2) u "octupolo" (E3/M3). Estos estados se superponen menos con el núcleo que los fotones dipolares y, por lo tanto, son más lentos que las transiciones E1/M1, pero el momento angular se conserva en todos los marcos de referencia.

Preguntas sobre transiciones donde el giro nuclear no cambia, por ejemplo$2^+\to2^+$. Aquí puede hacer que se emita radiación dipolar. Los giros inicial y final son

$$\begin{align} \vec J_\text{initial} &= \vec J_\text{isomer} \\ \vec J_\text{final} &= \vec J_\text{nucleus} + \vec J_\text{photon} \end{align}$$ Puede recordar que hay cierta flexibilidad cuando agrega momentos angulares de la mecánica cuántica: el valor propio de $\vec J_\text{final}$está restringida por $$\left| J_\text{nucleus} - J_\text{photon} \right| \leq J_\text{final} \leq \left| J_\text{nucleus} + J_\text{photon} \right|$$

En una caricatura clásica del momento angular, el rango depende de la orientación relativa de las contribuciones al total:$\vec J_\text{nucleus}$y$\vec J_\text{photon}$puede ser paralelo, antiparalelo o en cualquier punto intermedio. Sin embargo, si$J_\text{nucleus} = 0$entonces no hay tal libertad.