解决了一个关于Mossbauer谱的问题

前一段时间疑惑于以下问题：为什么Mossbauer谱可以看到晶格的四极分裂（quadrupole splitting），却看不到偶极分裂（dipole splitting）。今天请教了达人，解决了这个问题：

对于微观粒子来说，除了质量，电荷等物理量之外，还有宇称（parity）这样一个物理量。宇称对应一个宇称算符P，该算符的本征值是1或-1. 也就是说 P|Phi>=|Phi> 或者 -|Phi>.

我们讨论原子核的各种态，比如基态，激发态等等，其实讨论的是原子核的本征态。本征态必须有一个确定的宇称（应该和这个核是费米子还是玻色子有关）。但是接下来遇到一个问题：偶极算符在宇称算符的本征态下的平均值是0.那么也就是说，我们在研究原子核的时候，因为看的是宇称算符的本征态（这个和测量有关），所以偶极算符作用上去看到的总是0，也就是看不到偶极。既然看不到偶极，那么自然晶格电场的偶极和核的偶极不能耦合，没有耦合就没有能量差，于是就没有偶极分裂可见了。

这完全是一个量子过程，但是我个人觉得也可以翻译到半经典电磁理论上去：因为原子核只能带正电，所以不会有偶极。虽然原则上来说，梨形的核（这个反例是kingcythia同学提出的）是可以展开成电单极和电偶极，但是其电偶极分量不稳定，是一个振荡态，会随时间不断改变方向，于是其偶极分量的时间平均是0，于是我们的实验手段在核里看不到偶极。所以用Mossbauer谱看，只能看到电四极分裂，看不到电偶极分裂。

最后说一下宇称。我们都知道李政道和杨振宁得过炸药奖，但很少有人了解他们得炸药奖的工作：弱相互作用下的宇称不守恒。以前人们认为宇称这个物理量，和电荷，质量，能量以及动量一样，是满足守恒律的。李杨二人首先从理论上提出弱相互作用（四种基本相互作用之一，与核beta衰变有关）可能不满足宇称守恒律，然后由吴健雄等人观察钴60的衰变从实验上证实。之后又有好事者提出电荷宇称的联合反演也可以不守恒，但是现在似乎普遍认为电荷-宇称-时间反演还是守恒的。