禁制机制

在光谱学中，禁止机制（禁止跃迁或禁止线）是与原子核、原子或分子吸收或发射光子相关的谱线，这些跃迁不允许特定选择规则允许，但如果 不进行与该规则相关的近似。 例如，在一种情况下，根据通常的近似（例如与光相互作用的电偶极子近似），该过程不会发生，但在更高级别的近似（例如磁偶极子或电四极子）下，该过程是 允许，但速度很低。

一个例子是磷光在黑暗中发光的材料，它吸收光并形成激发态，其衰变涉及自旋翻转，因此被电偶极子跃迁所禁止。 结果是在数分钟或数小时内缓慢发光。

如果原子核、原子或分子被提升到激发态并且跃迁名义上被禁止，那么它们自发发生的可能性仍然很小。 更准确地说，这样一个被激发的实体有一定的概率在单位时间内进行禁止跃迁到较低的能量状态； 根据定义，此概率远低于选择规则允许或允许的任何转换的概率。 因此，如果一个状态可以通过允许的转换（或其他方式，例如通过碰撞）去激发，它几乎肯定会在通过禁止路径发生任何转换之前这样做。 然而，大多数被禁止的跃迁只是相对不太可能：只能以这种方式衰减的状态（所谓的亚稳态）通常具有毫秒到秒的数量级，而通过允许的跃迁衰减不到一微秒。 在一些放射性衰变系统中，多级禁止可以将系统改变的每一个额外单元的寿命延长许多数量级，超出选择规则所允许的范围。 这种兴奋状态可以持续数年，甚至数十亿年（太长而无法测量）。

抑制激发原子核的伽马衰变速率并因此使核的亚稳异构体的存在成为可能的最常见机制是缺乏激发态的衰变途径，该途径会改变核角动量（沿着任何 给定方向）乘以最常见（允许）量的 1 个量子单位 ℏ {\displaystyle \hbar } 自旋角动量。 这种变化是发射伽马射线光子所必需的，在这个系统中它的自旋为 1 个单位。 角动量的 2、3、4 和更多单位的积分变化是可能的（发射的光子带走额外的角动量），但超过 1 个单位的变化被称为禁止跃迁。 每个禁止度（自旋变化的附加单位大于 1，发射的伽马射线必须携带）抑制衰减率约 5 个数量级。 已知最高的 8 个单位的自旋变化发生在 Ta-180m 的衰变中，这将其衰变抑制为与 1 个单位相关的 1035 倍，因此它不是 10−12 秒的自然伽马衰变半衰期，而是 半衰期超过 1023 秒，或至少 3 x 1015 年，因此尚未观察到衰变。

虽然随着核角动量变化 2、3、4 等的伽马衰变是被禁止的，但它们只是相对被禁止的，并且确实会继续进行，但速度比正常允许的 1 个单位的变化要慢。 然而，当原子核以零自旋状态开始和结束时，xxx禁止伽马发射，因为这样的发射不会守恒角动量。 这些跃迁不能通过伽马衰变发生，但必须通过其他途径进行，例如某些情况下的贝塔衰变，或不利于贝塔衰变的内部转换。

β 衰变根据发射辐射的 L 值进行分类。 与伽马衰变不同，贝塔衰变可能从自旋为零甚至宇称的原子核发展到自旋也为零甚至宇称的原子核（费米跃迁）。 这是可能的，因为发射的电子和中微子可能具有相反的自旋（使辐射总角动量为零），因此即使原子核在发射前后保持自旋为零，也能保持初始状态的角动量。

这种类型的发射是超级允许的，这意味着它是原子核中最快速的 β 衰变类型，容易受到伴随 β 衰变过程的质子/中子比率变化的影响。

在 β 衰变中发射的电子和中微子的下一个可能的总角动量是 1 的组合自旋（电子和中微子在同一方向自旋），并且是允许的。 这种类型的发射（Gamow-Teller 跃迁）将核自旋改变 1 以进行补偿。