Mössbauer effekti

Mavzu: Yadroviy gamma rezonans usuli
Reja:

• 
  1 Ta'sirning tabiati
  
• 
  2 Mössbauer izotoplari
  
• 
  3 Effektni ochish va uning ma'nosi
  
• 
  4 Mössbauer effektining qo'llanilishi
  

Mössbauer effekti yoki yadroviy gamma rezonansi, 1957 yoki 1958 yillarda institutda Rudolf Mössbauer tomonidan kashf etilgan. Geydelbergdagi M. Plank (Germaniya), mos ravishda emitent yoki absorberning fonon spektrini o'zgartirmasdan gamma fotonlarning rezonansli emissiyasi yoki yutilishidan iborat. Boshqacha qilib aytganda, Mössbauer effekti gamma nurlarining rezonansli emissiyasi va yutilishidir. U mohiyatan kvant tabiatiga ega va 46 ta elementning 87 ta izotopidan birini oʻz ichiga olgan kristall, amorf va kukun namunalarini oʻrganishda kuzatiladi.

2. Mössbauer izotoplari

3. Ta'sir va uning ma'nosini ochish

3.1. fon

Taxminan 1852 yilda J.G.Stoks birinchi marta flüoresansni kuzatdi - tushayotgan yorug'likning ftorit tomonidan yutilishi, so'ngra absorber tomonidan yorug'lik chiqishi. Keyinchalik, shunga o'xshash tadqiqotlar turli materiallar bilan o'tkazildi.
1900 yilda P. Villard gamma nurlarini - radiy chiqaradigan monoxromatik nurlanishni kashf etdi. elektromagnit nurlanish yuqori foton energiyasi bilan.
1904 yilda R. Vud bir xil chastotali nurlanish shaklida so'rilgan yorug'lik energiyasining emissiyasi bilan tavsiflangan rezonansli optik floresansni ko'rsatdi. U tomonidan o'rganilgan sariq natriy dubletining rezonansli floresansi ayniqsa keng ma'lum.
1929 yilda V.Kun bu imkoniyatni taklif qildi va yadro fizikasidagi optik floresansning analogi sifatida gamma nurlarining rezonansli yutilishini kuzatishga harakat qildi. Statsionar manba va absorber bilan tajribalarda gamma nurlarining rezonansli yutilishini aniqlashga urinishlar muvaffaqiyatsiz tugadi. Biroq, Kuhning ishi qimmatlidir, chunki unda bu shveytsariyalik fizik-kimyogari uning muvaffaqiyatsizligi sabablarini tahlil qilishga urinib, so'rilishning zaiflashishining uchta asosiy manbasini aniqladi:

• 
  dastlabki tor yadroviy o'tish chizig'ining termal kengayishi;
  
• 
  b-zarrachalar emissiyasi paytida mumkin bo'lgan orqaga qaytish tufayli qo'shimcha kengayish;
  
• 
  tufayli sezilarli chiziq siljishi ajoyib energiya izoh bilan gamma fotonlarni chiqarishda orqaga qaytish:
  

1950-1951 yillarda ingliz fizigi F. B. Mun maqola e'lon qildi, unda u birinchi marta effektning eksperimental kuzatuvini tasvirlab berdi. Tajribaning g'oyasi 198 Au gamma nurlanish manbasini ultratsentrifugaga joylashtirish va shu bilan spektral chiziqning Doppler siljishi orqali orqaga qaytish energiyasini qoplash edi. Kuzatilgan effektni gamma nurlarining rezonansli yadroviy tarqalishi sifatida hisobga olib, u rezonansli yadro floresansini tasvirlab berdi.
Taxminan shu davrda shved olimi K.Malmfurs 198 Au va 198 Hg ning bir xil kombinatsiyasida gamma nurlarining yutilishini o'rganib, oltinni olovda qizdirish orqali termal chiziqning kengayishi hisobiga yutilishni oshirishga harakat qildi. puflagich. Haqiqatan ham, o'qishlar soni biroz oshdi va Malmfurs o'z gazetasida bu haqda xabar berdi
... Rezonans effektining sharti shunday hollarda qondiriladiki, issiqlik tezligi [manba] absorber tomon yo‘nalgan, sochuvchi moddaga (simob) yo‘nalgan, yadroning orqaga qaytishini kompensatsiya qilganda ...
1953 yilda Myunxen professori texnika universiteti G. Mayer-Leybnits aspiranti Rudolf Myossbauerga magistrlik dissertatsiyasi mavzusini: Malmfurs tomonidan 191 Os yordamida boshlangan gamma-nurlanishning haroratga bog'liq yutilishi bo'yicha tadqiqotlarni davom ettirish va qo'shimcha vazifa sifatida o'sha paytdagi darajasini aniqlashni topshirdi. osmiyning beta-parchalanish energiyasining noma'lum qiymati - 191. Mössbauerning magistrlik dissertatsiyasini himoya qilgandan so'ng, Mayer-Leybnits uni ushbu mavzu bo'yicha ishlashni davom ettirishga taklif qildi, falsafa doktori ( PhD) Geydelberg tibbiy tadqiqotlar institutida. Maks Plank. Nazoratchining Malmfurs usuliga rioya qilish va yuqori haroratlarda bir-birining ustiga chiqadigan emissiya va yutilish liniyalarini izlash bo'yicha qat'iy ko'rsatmalariga qaramay, Mössbauer mustaqillikni ko'rsatdi va aksincha, namunalarni suyuq azotga sovutish uchun kriostatni loyihalash qulayroq bo'lishini hisoblab chiqdi. harorat. Shu bilan birga, u shunday ko'rishni kutgan edi haroratga bog'liqlik yutilish, bunda chiziqning bir-biriga yopishishi zaiflashadi va absorber orqali uzatiladigan nurlanish kvantlarini hisoblash chastotasi oshishi kerak. Qarama-qarshi natijaga, ya'ni rezonansli yadro gamma-flüoresansining ortishiga erishib, u haddan tashqari shubhalarni yengib chiqdi va natijani diqqat bilan ko'rib chiqdi. Natijada, Myossbauer yadrolarning erkin zarralar sifatida nurlanishi va yutilishi to'g'risidagi qo'llaniladigan yarim klassik tushuncha qattiq jismlar uchun mos emasligini tushundi: kristallarda atomlar bir-biri bilan kuchli bog'langan va ular asosan kvant harakati bilan tavsiflanadi.
1961 yilda yadroviy gamma-rezonans hodisasini kashf etgani va nazariy asoslagani uchun R. L. Mössbauer mukofotlangan. Nobel mukofoti fizika (elektronlarning yadrolar tomonidan tarqalishi bo'yicha tadqiqotlari uchun mukofot olgan R. Xofshtadter bilan birgalikda).
Yadro gamma-rezonansi usuli fizik materialshunoslikda, kimyoda, mineralogiyada va biologiyada qo'llaniladi (masalan, oqsillardagi Fe moddasi bo'lgan guruhlarning xususiyatlarini tahlil qilishda). Radiatsiyani yutish ta'siri namunani Mössbauer izotoplari bilan boyitish orqali kuchayadi, masalan, eksperimental hayvonlarning oziq-ovqatidagi 57 Fe miqdorini oshiradi. Minerologiyada Myossbaur effekti asosan Fe ionlarining strukturaviy holatini aniqlash va temirning oksidlanish darajasini aniqlash uchun ishlatiladi.
Yadrolarning energiyasi kvantlangan. Yadro qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga o'tganda, energiyaga ega foton chiqariladi. Buning mumkin bo'lgan ma'nosi e