Таъсири Mossbauer: таъсири кашф ва аҳамияти он

Дар мулоқот дар бораи он чӣ таъсири Mossbauer. Ҳамчунин консепсияіои ба монанди сатҳи квантї барқ дар заррае ва ядрои атом, сахт ва quasiparticle коллективӣ дар он ошкор.

масхара математикии

A рахнашавии дар физика, ки дар даҳаи аввали асри ХХ ба амал омад, олимон математика талаб дониши ҷиддӣ. Бисёр кашфиёту бозхондашуда, то ба сухан, дар нӯги қалам: дар аввал онҳо назариявӣ њисоб карда шуд ва он гоҳ ки дар амал.

Масалан, мавҷудияти мавҷҳои гравитатсия аз тарафи Эйнштейн дар соли 1910 пешгӯӣ кард, ки метавонад барои тасдиқ озмоиш танҳо дар соли 2016 буданд. Дар якҷояшавии ду ситора раекторе заминларза фосила, ки физикаи заминӣ бурда ва собит бо кушодани даврони ченак гравитатсия дар илм башарият фароҳам овард. Не вазнинии тааҷҷубовар зикр дар ин ҷо: маҳз барои чунин таҳқиқот арзиши таъсири Mossbauer аст. Аммо ин ба истиснои ҷои волоияти аст. Бештари вақт, theorists ва experimenters бар рӯи замин раҳояш якдигарро қадам, яке аз омӯзиши болоравии ба зарурати тасвири математика худ дод, ва хулосаи манфии гумони нав, dependencies то ҳол ба даст мегардад. Таъсири Mössbauer яке аз чунин падидаҳои буд. Чунин «канори» падидаи гумони аст ва Макс Планк изҳори дар охири 1900. Дар он гуфта, ки дар ин ҷаҳон аз электрон ва nuclei атом, ҳамаи миқдори танҳо арзишҳои алоҳида мегиранд, ки quantized аст. Ва ин, ба фикри худ, он танҳо як ҳиллаест, математика, ки дода ҳисоб осонтар буд. То охири ҳаёти худ ба Ӯ имон овард, ки квантї, ё хурдтарин қисми имконпазир, барои мисол, сабук - танҳо роҳи муносиб барои тавсифи, ба маънои ҷисмонӣ ҷиддӣ гузаронидани нест.

Дар ҷаҳон квантї

Бо вуҷуди ин, дигар олимони манфиатдор дар тавсифи муносиби он чӣ аст, дар миқёси атоми рӯй медиҳад, ба ҳисоб нерўи чунин хулоса, ва он дода, ки ба ҳама чиз quantized аст гирифт. Дар электрон дар атрофи ядрои танҳо метавонад ба orbits баъзе nuclei худ танҳо сатҳҳоро дар энергетикӣ мушаххас дошта бошад. Бархӯрдор therebetween, nuclei тавлид рентген анвои. Таъсири Mossbauer истидлол мекунад, ки аз амали як навъ бозгашт ба истеҳсол, вале ин тавр нашуд. Дар маҷмӯъ, тамоми миќдори ки рафтори nanoworld тасвир бояд quantization - ки гусаста аст. Аммо фаромӯш накунед, ки импулсро, ки дар macrocosm ҳамчун маҳсулот ба андозаи омма ба зарраҳои ибтидоӣ, изҳори чизе куллї фарќ аст, ки маънои онро дорад, ки ӯ низ, quantized аст. Бинобар ин гузориш илм, ки дар он Maks Plank даст формулаи машҳури ӯ, ки дорои арзиши ч, ё ба ҳадди ақал натиҷа, як давраи нави кушода шуд. Ин давраи буд, физикаи квантї. Таъсири Mossbauer, тафсир, ки баъдтар ба ин падида ато шудааст, табдил яке аз марҳилаҳои муҳими илм, ки дар асри бистум.

Ба ошкор намудани таъсири Mössbauer

Чӣ тавре ки дар боло қайд шуда буд, хулосањои назариявї дасти дар дасти бо озмоиш рафт. Баъзе хулосањои амалии собит дар бораи ниҳолҳо ҷамъоварӣ айнан «дар бораи зону» ва берун аз маводи шикастапораҳои. Олимон тавонист на танҳо нишон додани формула, балки низ мӯҳр flask, бурида Шӯрои кор бо металлӣ ва гирд насб шудааст. Албатта, сардори озмоишгоҳҳои танҳо натиҷаҳои ќисматњои онњо ҷамъбаст менамояд. Бо вуҷуди ин, ҳар як experimenter низ муҳандис буд, ки дастгоҳҳои барои мақсадҳои мушаххас пешбинӣ шудаанд, ва бевосита дар раванди тадқиқот. Ман истисно нест ва таъсири Mossbauer буд. Кушодани он сурат мегирад, агар дар як докторӣ якрав Рудолф Mossbauer усули арзёбии шӯъбаи хунуккунӣ, ба ҷои гарм онро тағйир дода намешавад, аз тарафи роњбари таҳқиқоти маслиҳат.

сахт

Назарияи, ки мо ба хонандагон дар ин боб мегӯям, ки аз он дар назари аввал равшан ба назар мерасад. Аммо, чунон ки маълум аст, ба осонӣ ҳамеша талошҳои бениҳоят муваффақ. Ва то ки мо ҳоло тавонанд дар суханони оддӣ мегӯям, ки чӣ таъсири Mossbauer барои Dummies айнан, як бор кор тамоми лаборатория.

Дар доираи сахт аст, одатан дар як ҷавҳари дар давлати crystalline маънои. Дар nuclei аз атоми дар ин ҳолат ташкил lattice даврии қатъии, дар ҳоле ки аз электрон дар андозаҳои гуногун ҷамъбаст. Албатта, кристаллњо металлӣ ташкил пайванди металлии хеле мушаххас, ки тавассути он ядрои вуҷуд ба ҷудо аз электрон Умумии. Ба абр электрон зиндагӣ қонун мустақили он, напардохтан, таваҷҷӯҳ ба рафтори lattice булӯр аст. Дар кристаллњо, ки занҷирҳои асорат ва ionic covalent анъанавии бештар пешниҳод, ки электрон зич бо nuclei «худ» алоқаманд аст. Аммо дар он ҷо озод ба ҳаракат байни гиреҳи ҳамсоя назар ба як газ ё моеъ мебошанд.

хосиятҳои маҷмӯи сахти на танҳо ба элементҳои кимиёвӣ, ки дар онҳо ҳастанд, балки инчунин symmetry аз ташкили атоми нисбат ба якдигар. Дар мисоли классикии сохтори карбон тавлид graphite мулоим, ва дигар - дар алфавити маводи табиї - алмос. Пас, чӣ гуна робита ва symmetry ҳуҷайраҳои воҳиди маъно дорад, бисёр ба мақоми қатъӣ. Хосиятҳои сахт ва ошкор намудани он чӣ таъсири Mossbauer аст. тамоми атоми дар як сахт алоқаманд мебошанд: хусусияти он ба таври зерин ифода карда мешавад.

quasiparticles коллективӣ

Акнун як lattice кофӣ калон се-ченака тасаввур. Барои модели намак аз ҳама мувофиқ: Na ва Cl дар vertices аз мукааб, яке пас аз дигаре ҷойгир шудааст. Агар гӯё дастгир як заррае ва симро, ӯро ба вайрон кардани ҷои истиқомат тавозуни, ба туфайли пайвасти таври кофӣ қатъӣ, пас аз он ки атоми ҳамсоя ба царакат. Њисобњо нишон медињанд, ки таѓйирёбии вазифаи аслӣ дорад, ҳадди ақал ягон таъсири назаррас оид ба ҳамсояҳо тартиби сеюм. Ин маънои онро дорад, ки агар «дастгир» натрий, хлор ҳамсоя атоми, атоми натрий зерин ба ӯ як қабати outermost хлори царакат пайравони. Таъсири ин аст, эҳтимол дар ҳамаи самтҳои дароз карда шавад. Ин аст, ки одатан гуфт, ки ҳамсояҳо perturbation чорум-тартибот намебошанд. Бо вуҷуди ин, онҳо сифр нест.

Аз ин рӯ, агар гӯё «наафтонед« булӯр қавитар (мисол, ба ӯ фиристодани чӯберо лазерӣ ё электрон), lattice булӯр, ки хоҳад »мавҷҳои». Чунин ҳаракати коллективӣ вақте ки бисёре аз атоми ҳамсоя дар булӯр ҳамзамон наларзонад фикр доранд, мисол, ба боло ё поён, даъват phonons. Мављуда ба тасвир чӣ таъсир Mossbauer барои dummies, мо ҳаргиз ба тафсилоти рафта ва танҳо ба шумо мегӯям, ки phonons рафтор зарраҳо ҳамчун ибтидоӣ пайдо шуд. Барои мисол, энергетика онҳо quantized аст, ки онҳо дорои импулсро wavelength ва наметавонед ба фаъолияти муштарак бо якдигар. Ҳамин тариқ, phonons шудаанд quasiparticles коллективї номида мешавад. шумора ва сифати мақоми сахти онҳо аст, сохтори ки дар он сурат дода мешавад. Ҳисоб кардани он метавонад, зеро медонем, ки андоза, symmetry ва навъи атоми ҳуҷайраҳои воҳиди. Дар бораи пайдоиши phonon низ дарозии ва навъи вомбаргҳо байни ions дар lattice булӯр таъсир.

назарияи банд

Азбаски сахти хулоса ҳамаи электрон он ва orbitals (ва аз ин рӯ энергетика онњо) низ бояд Умумии шавад. Якум, мо бояд дар ёд дошта, ки электрон аз они ин синф аз зарраҳои даъват fermions. Fermi, Dirac ва Pauli ҳам нишон дод, ки дар як давлат метавонад дар системаи бошад, танҳо як ҳиссачаи чунин. Агар мо ба мисоли намакҳо, бозгардем, ҳар булӯр, ки мо пошидани шӯрбо ё гӯшт, иборат ҳаҷми ақл аз ions натрий ва хлор. Ва ҳар яки онҳо дорои ҳамон шумораи электрон, ки дар orbits якхела битобед. Чӣ тавр ки бошад? A сахти аз вазъи меояд зайл аст: ки энергияи ҳар як электрон orbiting атрофи ядрои, як каме фарқ аз электрон энергетикӣ ва дигар мансубият ба мадори ҳамин заррае дигар. Ҳамин тавр аз он ба даст: дар шиша вуҷуд сатҳи хеле зиёд энергетикӣ, ки аз якдигар ба таври кофӣ хурд ба ташкили як минтақаи фишурда фарқ мекунанд. Дар perturbations ки ҷорӣ phonons хурд, чунки яке аз диапазонҳои заррае хеле қавӣ нест. Ҳамаи, ки муҳим ба ҳаракат коллективӣ дар маҷмӯъ аст. Аз ин рӯ, энергетика phonon, аз «манъе» дар соҳаи энергетика, ҳамчунин дар он буданд. Дар асоси ин ва таъсири Mossbauer.

миқёси электромагнитӣ

Дар ҳаракати зарраҳои ситонида аст, майдони электромагнитӣ ҳамроҳӣ мекунанд. Дар ҳамин ҳол, мегузорад, ки барои мисол, масъалаи чаро яке сайёра ва моҳвораҳо онҳо молики, дар ҳоле ки дигарон - на. мавҷҳои электромагнитӣ метавонад ба дарсҳо мувофиқи басомади худ ва аз ин рӯ энергетика ҷудо мешаванд. Ин ду хусусият алоқаманд ҳастанд ва дар wavelength вобаста аст. Чӣ таъсири Mossbauer аст, танҳо ба таври мухтасар метавон ба шарте, ки ба хонанда мефаҳмад, ки миқёси электромагнитӣ аст, радиатсияи анвои ҷойгир шудааст. Пас, боз дар миқёси airwaves. Аз лињози маҳдуд wavelength онҳо - ченакҳои коинот. Бо вуҷуди ин, энергетика чунин радиатсионӣ бошад, то хурд, ки ба он ғайриимкон ба қайд гирифта мешавад. басомади каме баландтар дар радиатсионӣ terahertz аст. Бо вуҷуди ин, дар он аст, ва ба таъсири мавҷҳои радио, ки дар шароити хеле мушаххас, қайд намуд: inhibition аз электрон дар майдони магнитии, ларзишҳоро flexural аз полимерҳо, ҳаракати excitons дар сахт. Бештар равшан қисми навбатии спектри электромагнитии - радиатсияи инфрасурх. Он интиқоли нерӯи барқ дар шакли гармӣ. энергетика Ҳатто олии нур намоён. Ин бахше аз спектри, ки чашми инсон мебинад, ки нисбат ба тамоми миқёси хеле хурд аст.

нури сурх яке аз пасттарин энергетика, ва арғувон - баландтарин. Дар робита ба ин, он аст, маълум парадокси: ба оби хунук зиёд аст, ки дар кабуд нишон дода, ки барқ зиёдтар аз нури сурх аст. Пас, ки дар қисми ултрабунафш дар миқёси электромагнитӣ аллакай дорои басомади кофӣ баланд ба сатҳи як сахт. Сарфи назар аз он, ки мардум, ба монанди дигар ҳайвон дар сайёраи мо, Оё нури ултрабунафш ва бехабар, аҳамияти онро барои фаъолияти дурусти организмҳои биологӣ бузурги аст. Манбаи асосии омӯзиши ултрабунафш офтоб аст. энергетика олї ва қобилияти ба сатҳи бисёр моддаҳои дорои X-рентгенӣ. Бино ба иттилои манбаъ чунин радиатсионӣ ба даранг аз электрон дар соҳаҳои электромагнитӣ аст. Дар электрон метавонад ҳам, бандӣ карда, i.e. аз они атоми ва озод. Ба Дастгоҳи тиббии дар дастгоҳҳои тарафи электрон озод мебошанд. Дар охир, toughest ва аз ҳама кӯтоҳмуддат мавҷи радиатсионӣ анвоъ мебошад.

X-рентген ва анвои

Таъсири Mossbauer ва истифодаи он дар физика ва техника ниёз ба фарқ байни рентген анвоъ ва X-рентген. Бо сатҳи энергетика ва мувофиқан, ба wavelength онҳо дар як доираи хеле васеи њам омехта аст. Яъне, аст, ки анвоъ ва X-рентген бо wavelength 5 picometres нест. усулҳои гуногун барои тайёр мекунанд. Чуноне ки дар боло баён карда шуд, X-радиатсионӣ рух медиҳад, вақте ки даранг аз электрон. Илова бар ин, дар баъзе равандњои (аз ҷумла ҳастаӣ), тамоман электрон аз ниҳонӣ ботинӣ заррае ба таври кофӣ вазнин, ба монанди уран. Бо вуҷуди ин, электрон дигар майл ба гирифтани ҷои ӯ. Чунин гузариши, ва табдил сарчашмаи X-рентген. рентген анвоъ ҳастанд, натиҷаи ядрои гузариши аз давлати ҳаяҷон баландтар аст. Ин радиатсионӣ дорои қобилияти баланди вуҷудашон ва ionizes атоми, ки interacts. Дар он вақте ки рентгении анвоъ бархӯрад бо ядрои заррае, бояд як kickback ном шавад. Бо вуҷуди ин, дар амал ба он шуд, ки ба ҳамкории рентген анвоъ бо ядрои заррае мутааллиқ ба мақоми беҷонанд, таъсири аст, равад. Ин аст, бо он шарҳ дод, ки нерӯи иловагӣ, мисли он «Шашдона» буданд, аз ҷониби басомадҳои электронии булӯр, эҷоди phonon.

isotopes

Таъсири Mossbauer ва истифодаи он аст, зич ба яке аз он, тааҷҷубовар вобаста ба: падидаи на аз рӯи ҳамаи унсурҳои кимиёвии ҷадвали даврии амал намекунад. Ғайр аз ин, дар он танҳо баъзе моддаҳои isotopes назаррас аст. Агар хонанда аст, ногаҳон фаромӯш чӣ isotopes ба ёд оред. Маълум аст, ки ягон заррае дода electrically бетараф аст. Ин маънои онро дорад, ки дар ядрои мусбат protons қадар дар ниҳонӣ электрон аст. Бо вуҷуди ин, аслӣ низ дорои заминаи раекторе, ҳиссачаи бе музд дода мешавад. Агар шумо шумораи тағйир дар ядрои, бетарафии барқ аст, вайрон карда нашудааст, балки хосияти заррае каме тағйир ёфт. Илова бар ин, он рӯй, ки дар isotope бориш шиддат радиоактивӣ аст ва моил ба пӯсиш аст, дар ҳоле ки масъалаи оддӣ хеле устувор аст. Бисёре рӯйхати унсурҳои мушаххас ва isotopes онҳо, ки аз ҷониби таъсири Mossbauer тавсиф карда мешавад. Дарёфт ⁵⁷ Фе, барои мисол, ба таври умум ин падидаи боэътимод дошта бошанд.

Истифодаи Таъсири квантї

Таҷрибаи маҳсулоти аст, ки аз ҷониби як ё гипотезаи дигари марбут ба ин ҷаҳон микроскопї тасдиқ, он аст, аксар вақт осон нест. Илова бар ин, он норавшан аст, чӣ гуна баракатҳо меорад метавонад ҳамин таъсири Mossbauer меорад? Истифодаи дорад, вале паҳновар аст. Тафтишоти хосиятҳои crystalline мавод, нофаҳмои ҷисмҳои ва зарраҳои биносту comminuted рух медиҳад, аз ҷумла, тавассути ин падидаи квантї. Чунин маълумот дар аз қисматҳои амал (физикаи назариявии) хеле дур талаб, ва фанҳои мард хеле наздик - ба монанди тиб. Ҳамин тариқ, таъсири Mossbauer ва истифодаи он бояд ҳамчун намунаи кашфи назариявӣ, ки ба меорад бисёр манфиат, ҳатто дар ҳаёти ҳаррӯза ба шумор меравад.