efect Mossbauer - studopediya

E nergiya Cree-Stall pot fi reprezentate ca suma energiilor vibratiilor normale zăbrele.

Energie-TION frecvența vibrațiilor normale, compusă din porțiuni de magnitudine

Această porțiune (cuantic) de energie se numește fonon. Multe procese din cristal (de exemplu, scattering cu raze X a cărui lu-sau neutronii) procedează ca și cum ar avea un puls fonon

unde vectorul de undă al corespunzătoare normale-glicol-oscilații.

Phonon în multe privințe se comportă ca și cum ar fi o particulă de energie (1) și impuls (2). Cu toate acestea, spre deosebire de particule convenționale (electroni, protoni si fotoni m. P.) Phonon nu poate avea loc în vakuume- pentru apariția și existența fononului sale are nevoie de un mediu. Acest tip de particule sunt numite cvasiparticulelor-Tsami. Astfel, un fononic este o cvasi-particulă.

puls fonon are proprietăți deosebite. Cand interactioneaza cu un altul fononului de impuls poate porțiuni dez-indiscrete transmise rețelei cristaline și, prin urmare, nu sunt stocate. În legătură cu această valoare (2) dacă nu este numit puls fononului și cvasi-puls.

Cristalul poate fi excitat număr nelimitat simultan de fononi identice.

Oscilațiile rețelei cristaline pot fi reprezentate sub formă de gaz fononului conținute în probele pe cip au fost la fel ca radiații electromagnetice-set poate fi reprezentat ca o cavitate umplută cu gaz fotonică. Formal, ambele puncte de vedere sunt foarte similare - și fotoni,

și fononi respectă aceleași statistici. Cu toate acestea, între fotoni și fononi, există o diferență semnificativă: în timp ce fotonii sunt particulele reale, fononii sunt cvasiparticulelor.

Dispersia luminii combinata cu cristale poate fi privită ca un proces de interacțiune foton cu fononi. Foton trece printr-o rețea cristalină poate excita fononului ea una dintre frecvențele ramurii optice a cristalului. Acest foton va petrece o parte din energia lor, astfel încât frecvența scade - acolo prin satelit roșu. Dacă ați fost fononului excitat foton de zbor poate absorbi, în creștere în detrimentul energiei lor în cristal - există o lună violet.

Atomii absorb în special intens frecvențe de tranziții ușoare cu funingine corespunzătoare de la sol lângă el, starea OMS-excitat. Acest fenomen se numește absorbție de rezonanță. Revenind apoi la starea de sol, atomii emit fotoni frecvența de rezonanță. Corespunzător prezenta radiații este numită radiația rezonant sau fluorescența de rezonanță.

Ca și atomii, nucleele atomice au nivele discrete de energie, din care cea mai mică este declarat a fi normale, iar restul - excitat. Tranzițiile între aceste niveluri dau naștere la radiații electromagnetice de undă scurtă, raze cunoscute.

Un sistem adecvat de-urlător cuantice de tranziție între cele două state și linia de emisie a liniei de absorbție deplasată în raport cu altele

în cazul în care R- recul de energie.

în care greutatea nucleului.

Lățimea liniei spectrale, schimbare de linie, etc. ne-am exprimat în unități de energie, înmulțirea, pentru acest scop, frecvența corespunzătoare de constanta lui Planck. Aceste unități schimba liniile de emisie și de absorbție vor fi caracterizate prin amploarea 2R, și lărgirea Doppler a liniei valoarea

unde viteza mișcării termice a moleculelor.

Fig. 1 prezintă o imagine tipică foton, dovedește în poziția relativă a liniilor de emisie și absorbție. Este clar că doar o mică fracțiune din foto nou (valoarea relativă a lor corespunzătoare liniei coordonează determinate emisie conductive) emise pot testa-ing absorbție de rezonanță, probabilitatea de absorbție este mică (această probabilitate este determinată prin ordonatele linia de absorbție). Prin urmare, pentru efectul de absorbție de rezonanță nuclei nu au putut fi observate pentru o lungă perioadă de timp.

Până în 1958, absorbția de rezonanță a razelor gamma în gestionate este observată cu dispozitive în care sursa de radiație se deplasează cu viteza v în direcția absorbantului ve-exista. Acest lucru a fost realizat prin plasarea unei substanțe radioactive pe o jantă disc rotativ (fig. 2). Disc locat-dilsya în interiorul unui scut de plumb masiv, absorbind razelor y. Un fascicul de radiație afară prin canalul îngust

și am ajuns pe materialul absorbant. Installed instalat pentru Titel contra razelor înregistrate intensitate-cheniya radiația transmisă prin absorber. Datorită efectului anterioare Plerin frecvență raze emise de o sursă de crescută unde viteza de sursă v- este relativ glotitelya, adică linia de emisie este deplasat spre dreapta. Viteza de rotație Cules corespunzătoare a discului, este posibil să se observe absorbția de rezonanță.

In 1958, RL Mossbauer studiat absorbția nucleară de rezonanță a razelor gamma (izotop iridiu cu număr de masă 191), line-ispus Kania și achiziții se suprapun parțial, iar absorbția rezonant poate fi observată. Pentru a reduce absorbția, Mossbauer a decis sursa de răcire și absorbant rasschity-wai în acest fel reduce lățimea Doppler, și prin urmare, liniile se suprapun. Cu toate acestea, mai degrabă decât scăderea preconizată a descoperit Mossbauer accesoriu de absorbție de rezonanță. Rezultatele testelor au indicat că, la liniile de emisie și de absorbție răcite coincid razelor y și au o lățime foarte mică, fenomenul elastic (m. E. Nu este însoțită de o modificare a energiei interne a corpului) emisia sau absorbția raze gamma a fost numit efect Mossbauer.

Esența fizică a efectului Mossbauer constă în faptul că, în timpul emisiei nucleul cuantic situat în Nodul-cristal Grile, energia fotonilor a tranziției poate fi distribuit între - cuantic și vibrațiile cu zăbrele. În acest ultim caz, împreună cu cuante apar fononi. Astfel, energia de tranziție poate fi distribuită între raze și fononi. tranziție Mossbauer are loc în cazul în care vibrațiile statului-ing zăbrele nu este schimbat, și primește întreaga energie de tranziție -quantum.

Astfel, în timpul emisiei sau miez de absorbție cuantice la mersul în site-ul cu zăbrele poate proish-dit două procese: 1) o schimbare în starea de vibrație a zăbrele adică parte a tranziției în energia emisiei cuantice duce la formarea fononilor 2) puls zăbrele transmisie cuantice în ansamblul său, fără a schimba starea de oscilație, adică. e. emisie elastic cuantic și absorbție. Fiecare dintre aceste procese are o anumită probabilitate-Ness, a cărei valoare depinde de proprietățile specifice ale Cree-Stull, energia -quantum și temperatura. La temperaturi mai mici, probabilitatea așa relativă a proceselor elastice este de montare.

Fig. 3 prezintă spectrele tipice de emisie și de absorbție a razelor gamma (raze E-energie, I-intensitate-R medie a energiei de recul). Ambele spectre conțin linii foarte înguste practic identice corespund proceselor elastice. Aceste linii sunt dispuse pe un fond de linii largi distanțate proces datorită, însoțit dătător schimbare în starea de vibrație a grilajului. Odată cu scăderea temperaturii de fond este redus, iar proporția proceselor elastice OMS-au topit, dar niciodată nu ajunge la unitate.

efect Mössbauer a găsit numeroase aplicații. În fizica nucleară, este utilizat pentru identificarea durata de viață a starilor excitate de nuclee (în T) și pentru a determina momentul magnetic de spin si cuadrupolare nuclee momentului electric. În fizica stării solide a efectului Mossbauer este utilizat pentru a studia dinamica rețelei cristaline și pentru a investiga câmpurile electrice și magnetice interne din cristale.

Datorită lățimii extrem de mică a liniilor de mișcare sursa metoda Mossbauer permite măsurarea razelor-set de energie cu mare precizie relativă (cifre semnificative 15-lea). Acest fapt a profitat de fizicienii americani Pound și Rebka pentru a detecta prezis de teoria relativității generale redshift gravitațională a frecvenței de fotoni). Din teoria generală a relativității, care este de multe ori un foton trebuie să se schimbe cu potențialul gravitațional schimbare Niemi. Acest OCU-by anterior, astfel încât fotonii se comportă ca o particulă având o greutate gravitațională SOI-egale (a se vedea. Paragraful 71 volume 1st). Prin urmare, atunci când trece într-un câmp gravitațional uniform, intensitatea g Caracteristici-exigibilitate, modul în bord, în direcția opusă a forței, energia fotonica din cauza de calificare-cusute pe. Prin urmare, energia sta- foton. nu este egal

în cazul în care schimbarea potențială gravitațională. Rezultă următoarea formulă de contact este valabil pentru un foton se deplasează în neodim-uniformitate în câmpul gravitațional (în acest caz).

Lumina care vine pe Pământ din stele, depășind un câmp puternic de atragere a acestor corpuri de iluminat. Aproape de pământ el stagiar, acțiune Tuva doar un câmp de accelerare foarte slab. În acest caz, toate liniile spectrale de stele ar trebui să fie un pic scheny CME-spre capătul roșu al spectrului. O astfel de schimbare, numit-gravitațională spre roșu a fost Du- confirmată calitativ prin observații astronomice.

Pound și Rebka a încercat să detecteze acest fenomen-TION în condiții terestre. Acestea sunt aranjate sursa de radiație () și absorbantul într-un turn înalt la o distanță de 21 m una de cealaltă (fig. 4). schimbarea de energie relativă foton în timpul trecerii acestei distanțe este numai

Această schimbare determină o modificare relativă a liniilor de absorbție și emisie trebuie prezentate într-o slăbire mică de absorbție de rezonanță. În ciuda micimea extremă a efectului (o lățime de linie de deplasare a fost de aproximativ) și Pound Rebka capabil să detecteze și să măsoare cu precizie suficient de precisa. Rezultatul obținut a fost de 0,99 ± 0,05 din teoria prezis. Astfel, a fost posibil să se dovedească în mod concludent existența gravitaționale oră schimbare de fotoni TOTY într-un laborator terestru.