Mössbauer effekti

Мöссбауэр эффекти ёки тескари ядро резонанс флоресанси 1958 йилда Рудолф Мöссбауэр томонидан кашф этилган физик ҳодисадир. Бу қаттиқ жисмга боғланган атом ядролари томонидан гамма-нурланишнинг резонансли ва тескари эмиссияси ва ютилишини ўз ичига олади. Унинг асосий қўлланиши: Мöссбауэр спектроскопиясида ва ядроларнинг нозик структурасини ўрганишдадир.

Атом ядроси энергияси, худди атом, молекула ва бошқа квант системаларники каби, фақат дискрет қатор қийматлар олиши мумкин. Рухсат этилган энергияли ҳолатлар орасидаги ўтишларда ядро электромагнит тўлқинлар нурлатади. Бу тўлгинларнинг частотаси одатда шундайки, улар γ-нурланишлар соҳасида жойлашган бўлади. Тегишли γ-квантлар юздан бир неча миллонларгача электрон волт энергияга эга бўлади. Мöссбауэр эффектида ядронинг гамма нурланиш чиқариши ва ютилиши учун тор резонанс орқага қайтиш импулси фақат чиқарадиган ёки ютувчи ядрога эмас, балки атрофдаги кристалл панжарага этказилиши натижасида юзага келади. Бу содир бўлганда, гамма ўтишнинг эмиссия ёки ютувчи учида орқага қайтувчи ядроларнинг кинетик энергиясига ҳеч қандай гамма нурланиш энергияси йўқолмайди: эмиссия ва ютилиш бир хил энергияда содир бўлади, натижада кучли, резонансли ютилиш содир бўлади.

Тарих

Газлар томонидан рентген нурларининг эмиссияси ва ютилиши илгари кузатилган эди ва шунга ўхшаш ҳодиса ядровий ўтишлар натижасида ҳосил бўлган гамма нурлари учун топилиши кутилган эди (одатда электрон томонидан ишлаб чиқариладиган рентген нурларидан фарқли ўлароқ). ўтишлар). Бироқ, газларда гамма-нурлари томонидан ҳосил бўлган ядровий резонансни кузатишга уринишлар резонанснинг олдини олиш учун энергия йўқолиши туфайли муваффақияцизликка учради (Допплер эффекти гамма-нурлари спектрини ҳам кенгайтиради). Мöссбауэр қаттиқ иридий ядроларида резонансни кузата олди, бу нима учун қаттиқ жисмларда гамма-нур резонанси мумкин, лекин газларда эмас, деган саволни туғдирди. Мёссбауэр, қаттиқ жисмга боғланган атомлар ҳолатида, маълум шароитларда ядро ҳодисаларининг бир қисми, асосан, орқага қайтишсиз содир бўлиши мумкинлигини таклиф қилди. У кузатилган резонансни ядровий ҳодисаларнинг орқага қайтишсиз қисми билан боғлади.

Мöссбауэр эффекти дастлаб немис тилида эълон қилинган физикадаги сўнгги йирик кашфиётлардан бири эди. Инглиз тилидаги биринчи ҳисобот тажрибанинг такрорланиши тасвирланган хат эди. ^[1]

Ушбу кашфиёт 1961 йилда физика бўйича Нобел мукофоти билан тақдирланган, Роберт Хофстадтернинг атом ядроларида электроннинг тарқалишини ўрганиш билан бирга.

Тавсиф

Умуман олганда, гамма нурлари барқарор бўлмаган юқори энергияли ҳолатдан барқарор паст энергияли ҳолатга ядровий ўтиш натижасида ҳосил бўлади. Чиқарилган гамма нурининг энергияси ядровий ўтиш энергиясига тўғри келади, бу атомга қайтарилганда йўқолган энергия миқдорини ҳисобга олмаганда. Агар йўқолган қайтарилиш энергияси ядровий ўтишнинг энергия чизиғи кенглиги билан солиштирганда кичик бўлса, у ҳолда гамма нурлари энергияси ҳали ҳам ядровий ўтиш энергиясига тўғри келади ва гамма нурлари биринчи атом билан бир хил турдаги иккинчи атом томонидан сўрилиши мумкин. . Ушбу эмиссия ва ундан кейинги ютилиш резонансли флоресанс деб аталади. Ютиш жараёнида қўшимча орқага қайтиш энергияси ҳам йўқолади, шунинг учун резонанс пайдо бўлиши учун орқага қайтиш энергияси тегишли ядровий ўтиш учун чизиқ кенглигининг ярмидан кам бўлиши керак.

Қайтарилаётган жисмдаги энергия миқдорини ( $Э Р$ ) импулснинг сақланишидан топиш мумкин:

{\дисплайстйле |П_\матҳрм{Р}| = |П_\матҳрм{\гамма}| \,}

Бу ерда $П Р$ — ортга қайтувчи модданинг импулси, $П γ$ гамма нурининг импулси. Энергияни тенгламага алмаштирсак:

{\дисплайстйле Э_\матҳрм{Р} = \фраc{Э_\матҳрм{\гамма}^2}{2Мc^2}}

бу ерда $Э Р$ (6978320435297400000♠0.002 эВ57 учун 6978320435297400000♠0.002 эВ57</бр> 57</бр>) — орқага қайтишда йўқолган энергия, $Э γ$ — гамма нурининг энергияси (6985230713414127999♠14.4 кеВ .6985230713414127999♠14.4 кеВ 57 учун57</бр> 57</бр>), $М$ (7001569354000000000♠56.9354 у 57 учун57</бр> 57</бр>) — чиқарадиган ёки ютувчи жисмнинг массаси, c — ёруғлик тезлиги . ^[2] Газ ҳолатида чиқарадиган ва ютувчи жисмлар атомлардир, шунинг учун масса нисбатан кичик бўлиб, резонанснинг олдини оладиган катта орқага қайтиш энергиясига олиб келади. (Эътибор беринг, худди шу тенглама рентген нурларидаги орқага қайтиш энергиясини йўқотиш учун қўлланади, лекин фотон энергияси камроқ бўлади, бу эса энергия йўқотилишини камайтиради, шунинг учун рентген нурлари билан газ фазали резонанс кузатилиши мумкин.)

Қаттиқ жисмда ядролар панжара билан боғланган ва худди газдаги каби орқага бурилмайди. Панжара бутунлай орқага бурилади, лекин орқага қайтиш энергияси аҳамияциз, чунки юқоридаги тенгламадаги $М$ бутун панжаранинг массаси. Бироқ, парчаланишдаги энергия панжара тебранишлари билан олиниши ёки таъминланиши мумкин. Ушбу тебранишларнинг энергияси фононлар деб номланувчи бирликларда миқдорий ҳисобланади. Мöссбауэр эффекти фононларсиз парчаланишнинг чекли эҳтимоли борлиги сабабли юзага келади. Шундай қилиб, ядровий ҳодисаларнинг бир қисмида (Қўзи-Мöссбауэр омили томонидан берилган тескари тескари фракция) бутун кристалл орқага қайтувчи жисм ролини ўйнайди ва бу ҳодисалар моҳиятан тескари бўлади. Бундай ҳолларда, орқага қайтиш энергияси аҳамияциз бўлганлиги сабабли, чиқарилган гамма нурлари тегишли энергияга эга ва резонанс пайдо бўлиши мумкин.

Умуман олганда (парчаланишнинг ярим умрига қараб) гамма нурлари жуда тор чизиқ кенглигига эга. Бу шуни англатадики, улар ядровий ўтиш энергиясидаги кичик ўзгаришларга жуда сезгир. Аслида, гамма нурлари ядро ва унинг электронлари ва қўшниларининг ўзаро таъсирининг таъсирини кузатиш учун зонд сифатида ишлатилиши мумкин. Бу Мöссбауэр спектроскопияси учун асос бўлиб, бундай ўзаро таъсирларни кузатиш учун Мöссбауэр эффектини Допплер эффекти билан бирлаштиради.

Нол-фононли оптик ўтишлар, Мöссбауэр эффектига яқин ўхшаш жараён, паст ҳароратларда панжара билан боғланган хромофорларда кузатилиши мумкин.

Яна қаранг

Изометрик силжиш
Мöссбауэр спектроскопияси
Бузилган бурчак корреляцияси
Ядро спектроскопияси
Поунд ва Ребка тажрибаси
Мöссбауэр ротор тажрибалари

Манбалар

↑ Cраиг, П.; Даш, Ж.; МcГуире, А.; Нагле, Д.; Реисwиг, Р. (1959). "Нуcлеар Ресонанcе Абсорптион оф Гамма Райс ин Ир¹⁹¹". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 3 (5): 221. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.3.221. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/сим_пҳйсиcал-ревиэw-леттерс_1959-09-01_3_5/паге/н13.
↑ Наве. „Мöссбауэр Эффеcт ин Ирон-57“. ҲйперПҳйсиcс. Георгиа Стате Университй (2005). Қаралди: 2010-йил 7-июн.

Адабиётлар

Мöссбауэр, Р. Л. (1958). "Кернресонанзфлуоресзенз вон Гаммастраҳлунг ин Ир¹⁹¹" (де). Зеицчрифт фüр Пҳйсик А 151 (2): 124–143. дои:10.1007/БФ01344210.
Фрауэнфелдер, Ҳ.. Тҳе Мöссбауэр Эффеcт. W. А. Бенжамин, 1962.
Эйгес, Л. (1965). "Пҳйсиcс оф тҳе Мöссбауэр Эффеcт". Америcан Жоурнал оф Пҳйсиcс 33 (10): 790–802. дои:10.1119/1.1970986. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/сим_америcан-жоурнал-оф-пҳйсиcс_1965-10_33_10/паге/н49.
Ҳессе, Ж. (1973). "Симпле Аррангемент фор Эдуcатионал Мöссбауэр-Эффеcт Меасуременц". Америcан Жоурнал оф Пҳйсиcс 41 (1): 127–129. дои:10.1119/1.1987142.
Нинио, Ф. (1973). "Тҳе Форcед Ҳармониc Осcиллатор анд тҳе Зеро-Пҳонон Транситион оф тҳе Мöссбауэр Эффеcт". Америcан Жоурнал оф Пҳйсиcс 41 (5): 648–649. дои:10.1119/1.1987323.
Вандергрифт, Г.; Фултз, Б. (1998). "Тҳе Мöссбауэр эффеcт эхплаинед". Америcан Жоурнал оф Пҳйсиcс 66 (7): 593–596. дои:10.1119/1.18911.
Адетунжи, Ж.; Дронсфиэлд, А. Т. (Жулй 2002). "Тҳе бегиннингс оф Мöссбауэр спеcтросcопй". Эдуcатион ин Чемистрй. ҳттп://www.рсc.орг/Эдуcатион/ЭиC/иссуэс/2002Жулй/жулй2002Адетунжи.асп.

Ҳаволалар

Викиомборда „Мöссбауэр эффекти“ мавзуси бўйича медиафайллар бор.

[1] Cраиг, П.; Даш, Ж.; МcГуире, А.; Нагле, Д.; Реисwиг, Р. (1959). "Нуcлеар Ресонанcе Абсорптион оф Гамма Райс ин Ир¹⁹¹". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 3 (5): 221. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.3.221. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/сим_пҳйсиcал-ревиэw-леттерс_1959-09-01_3_5/паге/н13.

[2] Наве. „Мöссбауэр Эффеcт ин Ирон-57“. ҲйперПҳйсиcс. Георгиа Стате Университй (2005). Қаралди: 2010-йил 7-июн.

[1]

[2]