Әсерін Мессбауэра: ашу әсері және оның маңыздылығы

қандай әсер Мессбауэра туралы мақала келіссөздер. Сондай-ақ, мұндай онда атом кванттық энергия деңгейлері және атом ядросы, қатты және ұжымдық квазичастицы ретінде ұғымдар ашып.

математикалық көңілді

ХХ ғасырдың бірінші онжылдығында орын физика серпіліс, ғалымдар математика елеулі білімін талап етті. Көптеген жаңалықтар қалам ұшы, былайша айтқанда, тәркіленді: алдымен олар теориялық есептелген, содан кейін іс жүзінде табылған.

Мысалы, болуы гравитациялық толқындар 1910 жылы Эйнштейннің болжаған, тек 2016 жылы эксперименттік растау алдық. екі нейтрондық жұлдыздар біріктіру эфирлік физика адамзаттың ғылымдағы гравитациялық өлшеу дәуірін ұстап және бекітілген жер асты дүмпулері кеңістік құрды. мұнда аталған таңғалудың қажеті жоқ гравитациялық: атап айтқанда, мұндай зерттеулер үшін әсерін Мессбауэра мән болып табылады. Бірақ бұл ерекшелік болып табылады. Ең жиі, теориялық және эксперименттік бір-бірінің өкшесін басуға, бір зерттеу оның математикалық сипаттамасы қажеттігін туғызды, және қолайсыз қорытынды жаңа, әлі алған жоқ тәуелділіктерді болжам айналады. Мессбауэра әсері осындай құбылыстардың бірі болды. Мұндай «жағы» құбылыс болжам және Макс Планк 1900 соңында көрсетілген. Ол электрондар мен атом ядроларының әлемдегі барлық шамалар тек дискретті мәндер қабылдай алады, бұл квантованных екенін айтты. Ал, өз пікірі бойынша, ол оңай есептеу жасады, ол жай ғана математикалық трюк болды. сипаттау үшін ғана жарамды жолы, ауыр физикалық мағынасы өткізу емес - оның өмірінің соңына дейін ол кванттық, немесе, мысалы, жарық мүмкіндігінше аз бөлігі деп сенген.

кванттық әлемдік

Алайда, атомдар шкаласы бойынша болып жатқан сипаттау барабар мүдделі басқа да ғалымдар, мұндай қорытынды әлеуетін саналады, және бәрі квантованных екенін берілген оны алды. ядросының айналасында электрондар тек белгілі бір орбиталарда болуы мүмкін өздері ғана нақты энергия деңгейлерін болуы мүмкін ядролардың. Санағыш өткізіп, ядро гамма сәулелері генерациялау. Әсерін Мессбауэра іс-қимыл қайтару түрін өндіруге тиіс деп бекітеді, бірақ бұл болмайды. Жалпы, НАНОМИР әрекетін сипаттау барлық шамалар кванттау жатады - дискретті екенін. Бірақ микрокосмос в элементар бөлшектер үшін массасының бағамының көбейтiндiсi ретiнде білдірді деп импульс ол, тым, квантованных екенін білдіреді түбегейлі әр түрлі нәрсе, екенін. Ұмытпаңыздар, Сондықтан Maks Plank оның сағ мәні бар белгілі формуланы немесе аз әсер алынған сол ғылым есеп, жаңа кезеңін ашып берді. Бұл дәуір болды кванттық физика. кейінірек осы құбылысқа берілді әсерін Мессбауэра, түсіндіру, ХХ ғасырдың ғылымның ең маңызды кезеңдерінің бірі болды.

Әсерін Мессбауэра ашылуы

біз жоғарыда атап, теориялық қорытындылар эксперимент қолын барды. Кейбір практикалық қорытындылар «тізе» сөзбе жиналған өсімдіктер туралы дәлелденген және сынықтары материалдарды шығып. Ғалымдар формуланы көрсету, сонымен қатар колбаға пломба, металмен жұмыс істеу және орнату жинап тақтаны кесіп ғана емес алдық. Әрине, зертхана меңгерушісі, тек өз қамқорындағыларға нәтижелерін қорытындылайды. Алайда, әрбір экспериментатор құрылғылар нақты мақсаттар үшін әзірленген, сондай-ақ инженер болды, және тікелей зерттеу процесінде. Мен ешқандай ерекшелік және әсерін Мессбауэра болды. Қажырлы докторлық Рудольф мессбауэровское ғылыми жетекшісі ұсынуымен Салқындатқыш құралға, өлшеу, орнына оны жылыту әдісін өзгерген жоқ болса, оны ашу орын алуы мүмкін емес еді.

қатты

біз осы бөлімде оқырмандарына айтып береді теориясы, ол алдымен бір қарағанда айқын көрінеді. Алайда, сондай-ақ, белгілі әрқашан керемет күш-жігерін жетеді оңай. Және де біз қазір шайнектің үшін әсерін Мессбауэра сөзбе, бір рет барлық зертханалық жұмыс істеді қандай қарапайым сөзбен айтып мүмкіндігі бар.

қатты астында әдетте кристалды күйде зат білдіреді. түрлі дәрежеде электрондар қорытындыланды ал бұл жағдайда атомдарының ядролары, қатаң мерзімді торда қалыптастырады. Әрине, металл кристалдары ядросы жалпыланған электрон бөлек ретінде өмір сүре ол арқылы өте нақты металл облигацияны қалыптасады. электрондық бұлт кристалды тор мінез-құлқына назар аудара емес, оның тәуелсіз заңмен өмір сүреді. көп дәстүрлі иондық және ковалентті облигациялар, неғұрлым тығыз «, олардың» ядролардың байланысты электрондарды ұсынады кристалдар. Бірақ олар, сұйық немесе газ қарағанда көрші тораптар арасында жылжу үшін тегін.

Қатты жиынтығы қасиеттері ғана емес, олардың бар химиялық элементтер, сонымен қатар бір-біріне қатысты атомдарының ұйымдастыру симметрия. Ең қиыны, табиғи материал - - Алмаз көміртегі құрылымы классикалық мысалда жұмсақ графит, және басқа да жасайды. Сондықтан байланысты қандай түрі және ұяшық симметрия қатаң органға көп білдіреді. қатты қасиеттері және ол қандай мессбауэровское әсерін ашып көрсету болып табылады. төмендегідей Оның табиғаты түсіндіріледі: қатты атомдар барлық байланысты.

ұжымдық зичастицы

Енді жеткілікті үлкен үш өлшемді тор елестету. моделі ең қолайлы тұз үшін: Na және Cl, текшелерді шыңы бірінен соң бірі орналасқан. Егер қандай да бір бір атомы басып және ол көрші атомдар ілестірген кейін, балансының үйреншікті орын бұзуға жеткілікті қатаң байланысты арқасында оны тартыңыз. Есептеулер өзегі лауазымына өзгерту кем дегенде үшінші тәртібін көршілес кез келген елеулі әсерін тигізеді деп көрсетеді. Бұл натрий «басып» дегеніміз, егер оған хлор бір сыртқы қабаты келесі көрші хлор атомы, натрий атомы ілестірген ерді. Осының әсері барлық бағыттары бойынша ұзартылады мүмкін. Ол әдетте төртінші тәртіппен наразылық көршілер шамалы болып табылады екен. Алайда, олар нөлдік емес.

Демек, егер қандай да бір күшті хрусталь (мысалы, оған лазерлік немесе электронды сәулелердi жіберуге), кристалдық тор болады «толқындар», «қағып». кристалл көптеген көрші атомдар бір мезгілде, мысалы, жоғары немесе төмен, сезімін жылжуын Мұндай ұжымдық қозғалысы, фонондық деп аталатын. шайнектің үшін не әсерін Мессбауэра сипаттау үшін қолда бар, біз егжей-тегжейлі кіріп және тек фонондық элементар бөлшектер өзін ұстай табылған сізге айта алмайды. Мысалы, олардың энергетикалық квантованных болып, олар толқын ұзындығы серпін ие және бір-бірімен әрекеттесу мүмкіндігі бар. Осылайша, фонондық ұжымдық зичастицы деп аталады. Қатты дене олардың саны мен сапасы олар туындаған құрылымын беріледі. ұяшық атомдарының мөлшері, симметрия және түрлері біле, ол болуы мүмкін есептеңіз. нондық басталғаны туралы, сондай-ақ кристалды торда иондардың арасындағы облигацияларды ұзындығы мен түрін әсер етеді.

тобы теориясы

қатты қорытындылайды бастап оның барлық электрондар, және орбитальдар (және, демек, олардың энергиясы), сондай-ақ жалпылама тиіс. Біріншіден, біз электрондардың деп аталатын бөлшектердің осы класқа жататын екенін есте сақтау қажет. Ферми, Дирак және Паули бірге бір мемлекетте, жүйеде бір ғана осындай бөлшектер болуы мүмкін деп тапты. біз, тұздардың мысалы біз хлориді мен натрий иондарының керемет сомасын қамтитын, сорпа немесе ет себіңіз әрбір хрусталь, қайтып келсе. Және олардың әрқайсысы бірдей орбиталарда бұру электрондар, саны бірдей бар. Бұл қалай болуы мүмкін? басқа атомның бірдей орбитаға тиесілі кез келген басқа электрондардың энергия айырмашылығы аз ядросының айналасында айналатын әрбір электрон энергиясын, мынадай: А қатты жағдайды шығады. Осылайша, ол алынған: кристалл бір-бірінен қысылған аймағын қалыптастыру жеткілікті шағын ерекшеленеді өте көп энергия деңгейлерін бар. бір атомы ауқымдары өте күшті емес, өйткені шағын фонондық енгізу наразылық. бұл маңызды Барлық тұтастай ұжымдық қозғалыс болып табылады. ол энергетика саласындағы «ерітілген» болды Сондықтан, фонондық энергетикалық,. Бұл сондай-мессбауэровское әсері негізделген.

электромагниттік ауқымды

зарядталған бөлшектердің қозғалысы электромагниттік өріс жүреді. Бұл факт, ал басқа, мысалы, бір планета және спутниктері оларды ие неге сұрақ қояды - жоқ. Электромагниттік толқындар, олардың жиілігі, сондықтан энергия сәйкес сынып бөлуге болады. Бұл екі сипаттамалары өзара байланысты болып табылады және толқын ұзындығы байланысты. Қандай әсерін Мессбауэра ғана қысқаша, электромагниттік ауқымды гамма сәулелену орналасқан, онда оқырман түсінеді шартымен болады. Сондықтан, радиотолқындар шкаласын ашу. өлшемдері ғаламның - Теориялық олардың толқын ұзындығына шектеу. Алайда, мұндай сәулелену энергиясын, ол тіркеу мүмкін емес, сондықтан шағын болар еді. терагерцовой сәулелену сәл жоғары жиілікті. Алайда, ол болып табылады, және радиотолқындар өте нақты жағдайларда байқалады: магнит өрісі электрондардың тежелуі, полимерлер иілісі діріл, қатты экситондардың қозғалысы. электромагниттік спектрін Толығырақ айқын келесі бөлігі - инфрақызыл сәуле. Ол жылу түрінде энергия тасымалдайды. көрінетін жарық Тіпті жоғары энергия. адам көз көреді деп спектрін бөлігі бүкіл шкала салыстырғанда өте аз.

жоғары - Қызыл жарық төменгі энергиясын, және күлгін бар. Осыған байланысты, бұл белгілі парадокс болып табылады: неғұрлым суық су кімнің энергетикалық қызыл жарық қарағанда жоғары, көк көрсетілген. электромагниттік ауқымдағы ультракүлгін бөлігі қазірдің өзінде қатты еніп үшін жеткілікті жоғары жиілікті бар екенін мына. Біздің планетада басқа тірі сияқты адамдар, ультракүлгін жарық қабылдайды емес екенін қарамастан, биологиялық организмдердің дұрыс жұмыс істеуі үшін оның маңызы зор болып табылады. ультракүлгін зерттеудің негізгі көзі күн болып табылады. Жоғары энергетикалық және көптеген заттар еніп қабілеті X-рей бар. Мұндай сәулелену көзі электромагниттік өрістерге электрондардың баяулауы. электрондар яғни атомдар мен бос тиесілі, екі байланысты болуы мүмкін. медициналық құрылғылар еркін электрондар арқылы құрылғылар болып табылады. Соңында, ең күрделі және ең қысқа толқын гамма-сәуле болып табылады.

X-сәулелер және гамма

Әсерін Мессбауэра және физика мен техникада оның қолдану гамма сәулелерінен және рентген сәулелерінің ажырата қажет. тиісінше энергетика және, деңгейіне, толқын ұзындығы олар жабылса өте кең ауқымды болып табылады. Яғни 5 picometres толқын ұзындығы бар гамма және Х-сәулелер бар болып табылады. оларды дайындау үшін түрлі әдістері. Жоғарыда түсіндірілгендей, X-радиациялық кезде электрондардың тежелу пайда болады. Сонымен қатар, (соның ішінде ядролық) кейбір процестер осындай уран сияқты ішкі қабықша жеткілікті ауыр атомы, электрондық жоғалады. Алайда, басқа да электрондар оның орын алуы бейім. Мұндай өткелдер, және болуға X-сәулелерінің көзі. Гамма сәулелер жоғары қозғалған мемлекет тарапынан ядросы өткелдер нәтижесі болып табылады. Бұл сәуле жоғары еніп қабілеті бар және өзара іс-қимыл, ол атомдар иондаушы. гамма Атомның ядросының тап болғанда, онда, деп аталатын Кері соққы болуы тиіс. Алайда, бұл қатты дененің тиесілі атом ядросы бар гамма сәулелерінің өзара шықты тәжірибеде, әсері жоқ. бұл нондық құру, кристалл электрондық жолақтар арқылы «жағылған» болды Бұл, факт, бұл қосымша энергия түсіндіріледі.

изотоптар

құбылыс периодтық барлық химиялық элементтер әрекет етпейді: әсерін Мессбауэра және оның қолдану тығыз бір таңқаларлық іс жүзінде байланысты. Сонымен қатар, ол тек кейбір заттар изотоптар үшін маңызды болып табылады. оқырман кенеттен қайтарып изотоптарының қандай ұмытып Егер. Ол кез-келген атом электр бейтарап болып табылатыны белгілі. Бұл электрондық қабығының сияқты сол оң протондар ядросында сонша білдіреді. Алайда, негізгі, сондай-ақ нейтронды, ақысыз бөлшектер бар. Сіз ядродағы санын өзгертсеңіз, электр бейтараптық бұзылған, бірақ атом қасиеттері аздап өзгерген жоқ. Сонымен қатар, ол қарапайым мәселе өте тұрақты болып табылады, ал ауырлау изотоптарды, радиоактивті болып табылады және ыдырауы бейім екенін жүреді. Әсер Мессбауэра сипатталады бетон элементтерін және олардың изотоптар айтарлықтай тізімі. ⁵⁷ Fe анықтау, мысалы, әдетте, осы құбылыс сенімді.

кванттық әсерлер пайдалану

тәжірибесі шығарады, ол жиі оңай емес, бір немесе микроскопиялық әлем байланысты өзге де гипотезаның расталады, ол. Сонымен қатар, ол сол әсер мессбауэровское әкелуі мүмкін қандай артықшылықтары түсініксіз? оны пайдалану, алайда, жеткілікті кең. кристалдық қасиеттерін зерттеу материалдарын, аморфты қатты және ұсақ ұсақталған ұнтақтар осы кванттық құбылыс арқылы, соның ішінде жүреді. мұндай дәрі ретінде - Мұндай деректер тәжірибе секциялар (теориялық физика), және өте жақын адам пәндер жеткілікті алыс қажет. Осылайша, әсерін Мессбауэра және оны пайдалану, тіпті күнделікті өмірде, жәрдемақы көп әкеледі теориялық ашу, мысалы ретінде қарастырған жөн.