Mössbauer effekti

Mössbauer effekti yoki teskari yadro rezonans floresansi 1958 yilda Rudolf Mössbauer tomonidan kashf etilgan fizik hodisadir. Bu qattiq jismga bogʻlangan atom yadrolari tomonidan gamma-nurlanishning rezonansli va teskari emissiyasi va yutilishini oʻz ichiga oladi.  Uning asosiy qoʻllanilishi: Mössbauer spektroskopiyasida va yadrolarning nozik strukturasini oʻrganishdadir.

Atom yadrosi energiyasi, xuddi atom, molekula va boshqa kvant sistemalarniki kabi, faqat diskret qator qiymatlar olishi mumkin. Ruxsat etilgan energiyali holatlar orasidagi o‘tishlarda yadro elektromagnit to‘lqinlar nurlatadi. Bu to‘lginlarning chastotasi odatda shundayki, ular γ-nurlanishlar sohasida joylashgan bo‘ladi. Tegishli γ-kvantlar yuzdan bir necha millonlargacha elektron volt energiyaga ega bo‘ladi. Mössbauer effektida yadroning gamma nurlanish chiqarishi va yutilishi uchun tor rezonans orqaga qaytish impulsi faqat chiqaradigan yoki yutuvchi yadroga emas, balki atrofdagi kristall panjaraga etkazilishi natijasida yuzaga keladi. Bu sodir boʻlganda, gamma oʻtishning emissiya yoki yutuvchi uchida orqaga qaytuvchi yadrolarning kinetik energiyasiga hech qanday gamma nurlanish energiyasi yoʻqolmaydi: emissiya va yutilish bir xil energiyada sodir boʻladi, natijada kuchli, rezonansli yutilish sodir boʻladi.

Tarix

Gazlar tomonidan rentgen nurlarining emissiyasi va yutilishi ilgari kuzatilgan edi va shunga oʻxshash hodisa yadroviy oʻtishlar natijasida hosil boʻlgan gamma nurlari uchun topilishi kutilgan edi (odatda elektron tomonidan ishlab chiqariladigan rentgen nurlaridan farqli oʻlaroq). oʻtishlar). Biroq, gazlarda gamma-nurlari tomonidan hosil boʻlgan yadroviy rezonansni kuzatishga urinishlar rezonansning oldini olish uchun energiya yoʻqolishi tufayli muvaffaqiyatsizlikka uchradi (Doppler effekti gamma-nurlari spektrini ham kengaytiradi). Mössbauer qattiq iridiy yadrolarida rezonansni kuzata oldi, bu nima uchun qattiq jismlarda gamma-nur rezonansi mumkin, lekin gazlarda emas, degan savolni tugʻdirdi. Myossbauer, qattiq jismga bogʻlangan atomlar holatida, maʼlum sharoitlarda yadro hodisalarining bir qismi, asosan, orqaga qaytishsiz sodir boʻlishi mumkinligini taklif qildi. U kuzatilgan rezonansni yadroviy hodisalarning orqaga qaytishsiz qismi bilan bogʻladi.

Mössbauer effekti dastlab nemis tilida eʼlon qilingan fizikadagi soʻnggi yirik kashfiyotlardan biri edi. Ingliz tilidagi birinchi hisobot tajribaning takrorlanishi tasvirlangan xat edi.

Ushbu kashfiyot 1961 yilda fizika boʻyicha Nobel mukofoti bilan taqdirlangan, Robert Xofstadterning atom yadrolarida elektronning tarqalishini oʻrganish bilan birga.

Tavsif

Umuman olganda, gamma nurlari barqaror boʻlmagan yuqori energiyali holatdan barqaror past energiyali holatga yadroviy oʻtish natijasida hosil boʻladi. Chiqarilgan gamma nurining energiyasi yadroviy oʻtish energiyasiga toʻgʻri keladi, bu atomga qaytarilganda yoʻqolgan energiya miqdorini hisobga olmaganda. Agar yoʻqolgan qaytarilish energiyasi yadroviy oʻtishning energiya chizigʻi kengligi bilan solishtirganda kichik boʻlsa, u holda gamma nurlari energiyasi hali ham yadroviy oʻtish energiyasiga toʻgʻri keladi va gamma nurlari birinchi atom bilan bir xil turdagi ikkinchi atom tomonidan soʻrilishi mumkin. . Ushbu emissiya va undan keyingi yutilish rezonansli floresans deb ataladi. Yutish jarayonida qoʻshimcha orqaga qaytish energiyasi ham yoʻqoladi, shuning uchun rezonans paydo boʻlishi uchun orqaga qaytish energiyasi tegishli yadroviy oʻtish uchun chiziq kengligining yarmidan kam boʻlishi kerak.

Qaytarilayotgan jismdagi energiya miqdorini (E_R) impulsning saqlanishidan topish mumkin:

$|P_{\mathrm {R} }|=|P_{\mathrm {\gamma } }|\,$

Bu erda P_R — ortga qaytuvchi moddaning impulsi, P_γ gamma nurining impulsi. Energiyani tenglamaga almashtirsak:

$E_{\mathrm {R} }={\frac {E_{\mathrm {\gamma } }^{2}}{2Mc^{2}}}$

bu erda E_R (6978320435297400000♠0.002 eV57 uchun 6978320435297400000♠0.002 eV57</br> 57</br>) — orqaga qaytishda yoʻqolgan energiya, E_γ — gamma nurining energiyasi (6985230713414127999♠14.4 keV .6985230713414127999♠14.4 keV 57 uchun57</br> 57</br>), M (7001569354000000000♠56.9354 u 57 uchun57</br> 57</br>) — chiqaradigan yoki yutuvchi jismning massasi, c — yorugʻlik tezligi . Gaz holatida chiqaradigan va yutuvchi jismlar atomlardir, shuning uchun massa nisbatan kichik boʻlib, rezonansning oldini oladigan katta orqaga qaytish energiyasiga olib keladi. (Eʼtibor bering, xuddi shu tenglama rentgen nurlaridagi orqaga qaytish energiyasini yoʻqotish uchun qoʻllaniladi, lekin foton energiyasi kamroq boʻladi, bu esa energiya yoʻqotilishini kamaytiradi, shuning uchun rentgen nurlari bilan gaz fazali rezonans kuzatilishi mumkin.)

Qattiq jismda yadrolar panjara bilan bogʻlangan va xuddi gazdagi kabi orqaga burilmaydi. Panjara butunlay orqaga buriladi, lekin orqaga qaytish energiyasi ahamiyatsiz, chunki yuqoridagi tenglamadagi M butun panjaraning massasi. Biroq, parchalanishdagi energiya panjara tebranishlari bilan olinishi yoki taʼminlanishi mumkin. Ushbu tebranishlarning energiyasi fononlar deb nomlanuvchi birliklarda miqdoriy hisoblanadi. Mössbauer effekti fononlarsiz parchalanishning chekli ehtimoli borligi sababli yuzaga keladi. Shunday qilib, yadroviy hodisalarning bir qismida (Qoʻzi-Mössbauer omili tomonidan berilgan teskari teskari fraktsiya) butun kristall orqaga qaytuvchi jism rolini oʻynaydi va bu hodisalar mohiyatan teskari boʻladi. Bunday hollarda, orqaga qaytish energiyasi ahamiyatsiz boʻlganligi sababli, chiqarilgan gamma nurlari tegishli energiyaga ega va rezonans paydo boʻlishi mumkin.

Umuman olganda (parchalanishning yarim umriga qarab) gamma nurlari juda tor chiziq kengligiga ega. Bu shuni anglatadiki, ular yadroviy oʻtish energiyasidagi kichik oʻzgarishlarga juda sezgir. Aslida, gamma nurlari yadro va uning elektronlari va qoʻshnilarining oʻzaro taʼsirining taʼsirini kuzatish uchun zond sifatida ishlatilishi mumkin. Bu Mössbauer spektroskopiyasi uchun asos boʻlib, bunday oʻzaro taʼsirlarni kuzatish uchun Mössbauer effektini Doppler effekti bilan birlashtiradi.

Nol-fononli optik oʻtishlar, Mössbauer effektiga yaqin oʻxshash jarayon, past haroratlarda panjara bilan bogʻlangan xromoforlarda kuzatilishi mumkin.

Yana qarang

• Izometrik siljish
• Mössbauer spektroskopiyasi
• Buzilgan burchak korrelyatsiyasi
• Yadro spektroskopiyasi
• Pound va Rebka tajribasi
• Mössbauer rotor tajribalari

Adabiyotlar

• Mössbauer, R. L. (1958). "Kernresonanzfluoreszenz von Gammastrahlung in Ir¹⁹¹" (de). Zeitschrift für Physik A 151 (2): 124–143. doi:10.1007/BF01344210. 
• Frauenfelder, H.. The Mössbauer Effect. W. A. Benjamin, 1962. 
• Eyges, L. (1965). "Physics of the Mössbauer Effect". American Journal of Physics 33 (10): 790–802. doi:10.1119/1.1970986. https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1965-10_33_10/page/n49. 
• Hesse, J. (1973). "Simple Arrangement for Educational Mössbauer-Effect Measurements". American Journal of Physics 41 (1): 127–129. doi:10.1119/1.1987142. 
• Ninio, F. (1973). "The Forced Harmonic Oscillator and the Zero-Phonon Transition of the Mössbauer Effect". American Journal of Physics 41 (5): 648–649. doi:10.1119/1.1987323. 
• Vandergrift, G.; Fultz, B. (1998). "The Mössbauer effect explained". American Journal of Physics 66 (7): 593–596. doi:10.1119/1.18911. 
• Adetunji, J.; Dronsfield, A. T. (July 2002). "The beginnings of Mössbauer spectroscopy". Education in Chemistry. http://www.rsc.org/Education/EiC/issues/2002July/july2002Adetunji.asp. 

Havolalar

• Media related to Mössbauer effect at Wikimedia Commons