Isotopenverschuiving

Isotopenverschuiving is het verschuiven van spectrale lijnen tussen isotopen van hetzelfde atoom element, veroorzaakt door verschillen in nucleaire massa en nucleaire grootte tussen de isotopen. Deze verschuiving wordt meestal gemeten in optische overgangsniveaus en biedt inzicht in zowel kern- als atoomtheorie.

De oorzaak van isotopenverschuiving ligt in twee hoofdmechanismen: massa-verschuiwing en veld-verschuiwing. De massa-verschuiwing ontstaat doordat isotopen verschillen in nuclei massa de elektronenergieën beïnvloeden via het veranderde gereduceerde massa van het elektron en, bij complexe systemen, via elektronenvan- wisselingen. Deze massa-verschuiwing is onderverdeeld in een normaal massa verschuiving (NMS) en een specifieke massa verschuiving (SMS) die samen de totale massa-verschuiwing bepalen. De veld-verschuiwing (FS) komt door verschillen in de nucleaire grootte en de verdeelde elektrische lading van de kern; de elektrische veldconcentratie nabij de kern varieert tussen isotopen en verandert zo de elektronenergieën.

Samengroot is de isotopenverschuiving doorgaans een som van de drie componenten: Δν ≈ Δν_NMS + Δν_SMS + Δν_FS. Door metingen van isotopenverschuiving in meerdere overgangen kan men via methoden zoals de King-plot de bijdragen scheiden en informatie afleiden over veranderingen in de gemiddelde nucleaire kwadraatzijde (mean-square charge radii).

Meetmethoden omvatten hoog-resolutie laserspectroscopie, collineaire laserspectroscopie en andere koude-atoommethoden. Toepassingen omvatten onderzoek naar kernstructuur, tests van atoomtheorie en extractie van veranderingen in de nukleaire grootte langs isotopenreeks. Isotopenverschuiving levert daarmee zowel fundamentele als praktische inzichten in de interactie tussen kern en elektron.