Messbauer effekti təsiri: kəşf və onun əhəmiyyəti təsiri

nə Messbauer effekti təsiri haqqında məqalə danışır. Həmçinin orada bir atom kvant enerji səviyyəsi və atom nüvəsi, bərk və kollektiv quasiparticle kimi anlayışlar açıqlanır.

Riyaziyyat əyləncə

XX əsrin ilk onilliyində meydana gələn fizika A sıçrayış, alimlər riyaziyyat ciddi bilik tələb edib. Bir çox kəşflər qələm ucunda, belə danışmaq, geri edilmişdir: onlar praktikada rast sonra nəzəri hesablanmış və ilk at.

Məsələn, mövcudluğu qravitasiya dalğaları 1910-cu ildə Eynşteyn tərəfindən proqnozlaşdırılan yalnız 2016-ci ildə təcrübi təsdiq edə bildik. iki neytron ulduz birləşməsi yer fizika bəşəriyyətin elm qravitasiya ölçmə dövrü açaraq tutdu və sabit ki tremors yer yaratmışdır. Burada qeyd Təəccüblü çəkisi: məhz belə tədqiqatlar üçün Messbauer effekti təsiri dəyəri. Amma bu istisna deyil, qayda deyil. Ən tez-tez, nəzəriyyəçilər və experimenters bir-birinin heels addım, bir iş onun riyazi təsviri ehtiyac doğurdu və mənfi nəticə yeni, hələ qəbul bağımlılıkları ehtimal olur. Messbauer effekti təsiri belə hadisələrin biri idi. Belə "yan" fenomen ehtimal və Max Planck 1900 sonunda dilə gətirdi. Bu elektron və atom nuclei dünyada, bütün miqdarda yalnız diskret dəyərlər bilər ki, ki, quantized bildirib. Və öz fikrincə, daha asan hesablanması etdi, yalnız bir riyazi oyun idi. yalnız uyğun yol ciddi fiziki mənada balans deyil, təsvir etmək - ömrünün sonuna qədər o kvant, və ya kiçik mümkün hissəsi, məsələn, işıq ki.

kvant dünya

Lakin atomların miqyasında baş verənlər adekvat təsviri maraqlı digər alimlər belə bir nəticəyə potensial hesab və hər şey quantized ki verilən etdi. müəyyən orbitləri özləri yalnız xüsusi enerji səviyyədə ola bilər nuclei on nüvə ətrafında elektronlar yalnız ola bilər. therebetween atlama, nuclei qamma şüaları yaratmaq. Messbauer effekti təsiri fəaliyyət qaytarılması bir növ istehsal etməlidir, lakin bu baş vermir ki, iddia edir. Ümumiyyətlə, Nano davranış təsvir bütün miqdarda quantization mövzu - ki, diskret edir. Amma evren ibtidai hissəciklər kütləsinin dərəcəsi məhsulu olduğunu ifadə edərək, təcil o da, quantized o deməkdir ki, əsaslı fərqli bir şey ki, unutmayın. Maks Plank saat, və ya minimal təsiri dəyəri var onun məşhur formula əldə olan elm hesabat Belə ki, yeni bir dövr açdı. Bu dövr idi kvant fizikası. sonra bu fenomen verildi Messbauer effekti təsiri şərh, XX əsrin elminin ən əhəmiyyətli kilometr daşlarından biri oldu.

Messbauer effekti təsiri kəşf

Yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, nəzəri nəticələr təcrübə ilə əl-ələ getdi. bitkilərin sübut bəzi praktik nəticələr "diz" və dəmir-dümür materialların həyata sözün toplayıb. Alimlər metal ilə işləmək və quraşdırılması toplamaq üçün board kəsdi Flask möhür də düstur keçirmək, lakin yalnız bilmişlər. Əlbəttə ki, laboratoriyaların rəhbəri yalnız onların palatalarda nəticələrini ümumiləşdirir. cihazlar öyrənilməsi zamanı birbaşa xüsusi məqsədlər üçün nəzərdə tutulmuşdur və kimi Lakin, hər experimenter mühəndis, idi. Mən heç bir istisna və Messbauer effekti təsiri idi. işlərin rəhbəri tərəfindən tövsiyə kimi inadkar doktorluq Rudolf Messbauer effekti, soyutma vahid ölçü, əvəzinə istilik üsulu dəyişməyib əgər açılması iştirak deyil.

bərk

Biz bu bölmədə oxuculara demək olacaq nəzəriyyə, bu ilk baxışda aydın görünür. Lakin, məlum olduğu kimi, asan həmişə inanılmaz səylərini nail olmaq. Və belə ki, biz indi butaforiya üçün Messbauer effekti təsiri sanki bir dəfə bütün laboratoriya işləyib nə sadə sözləri demək edə bilərlər.

bərk altında adətən kristal dövlət bir maddə nəzərdə tutulur. müxtəlif dərəcə elektron ümumiləşdirmək halbuki bu halda atomları nuclei bir ciddi dövri qəfəs təşkil edir. Əlbəttə ki, metal kristal nüvə ümumiləşdirilmiş elektronların ayırmaq kimi mövcud olan çox xüsusi metal bond formalaşır. elektron bulud kristal qəfəs davranış diqqət deyil, müstəqil qanunla yaşayır. daha ənənəvi ion və covalent istiqrazlar təqdim kristal, elektronlar daha yaxından "öz" nuclei ilə bağlı. Amma onlar qaz və ya maye nisbətən qonşu qovşaqlarının arasında hərəkət etmək üçün pulsuzdur.

Solid set xüsusiyyətləri yalnız onlara olan kimyəvi elementlər, həm də bir-birinə nisbətən atomların təşkili simmetriya. karbon strukturunun klassik misal olaraq yumşaq qrafit, və digər yaradır - ağır təbii material - almaz. Belə ki, bir sərt bədən bir çox vahid hüceyrə əlaqədar və simmetriya hansı növ deməkdir. Bərk xassələri və nə Messbauer effekti təsiri açıqlanması edir. möhkəm atomların bütün bağlı aşağıdakılardır: Onun təbiəti izah olunur.

kollektiv kvazizərrəciklər

İndi kifayət qədər böyük üçölçülü qəfəs düşünün. model ən uyğun duz: Na və Cl kublar, bir bir təpə yerləşir. elə bir atom işğalçı və qonşu atomları çəkdi sonra, kifayət qədər sərt əlaqədar, balans adi yer qırmaq sayəsində onu çəkmək edin. Hesablamalar əsas vəzifəsində dəyişiklik üçüncü sifariş qonşuları azı əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Bu natrium "işğalçı" əgər, xlor bir outermost qat ona aşağıdakı qonşu xlor atomları, natrium atomları çəkdi təqib deməkdir. Bu təsiri bütün istiqamətlərdə uzadıla bilər. Bu adətən dördüncü sifariş perturbation qonşuları cüzi olduğunu söylədi. Lakin, onlar sıfır deyil.

elə əgər Beləliklə, güclü büllur, kristal qəfəs olacaq "dalğaları" (məsələn, ona bir lazer və ya elektron şüa göndərmək üçün) "döymək". kristal bir çox qonşu atomlar eyni zamanda keçmək Belə kollektiv hərəkət yuxarı və ya aşağı, məsələn, hiss fononlara çağırıb. butaforiya üçün Messbauer effekti təsiri, biz təfərrüata varmaq və fononlar kimi ibtidai hissəciklər davranmaq təsbit edildi ki, yalnız sizə deyil nə təsvir etmək üçün mövcuddur. Məsələn, onların enerji quantized, onlar dalğa təcil malik və bir-biri ilə qarşılıqlı edə bilərlər. Belə ki, fononlar kollektiv kvazizərrəciklər deyilir. Onların sayı və bərk bədənin keyfiyyətli onlar baş verən bir quruluş verilir. vahid mobil atomları ölçüsü, simmetriya və növləri bilmədən, bu ola bilər hesablayın. fonon baş də kristal qəfəs ilə ionları arasında istiqrazların uzunluğu və növü təsir göstərir.

band nəzəriyyəsi

bərk bütün elektron və orbital- ümumiləşdirir-ci ildən (və beləliklə, onların enerji) də ümumiləşdirilmiş edilməlidir. Birincisi, biz elektron fermions adlanan hissəciklər bu sinfə aid olduğunu yadda olmalıdır. Fermi, Dirak və Pauli birlikdə bir dövlət, sistem yalnız bir belə hissəcik ola bilər ki, tapılmadı. biz duzların nümunə qayıtsaq, hər crystal, biz natrium və xlor ionları inanılmaz məbləği ibarət şorba və ya ət tutam bilər. Və onların hər biri eyni orbitləri dönüşümlü elektron, eyni sayda var. Necə ola bilər? aşağıdakı kimi bərk vəziyyətdən çıxır: bir atom eyni orbitdə aid hər hansı digər enerji elektron bir az fərqli nüvə ətrafında orbiting hər elektron enerji. Belə ki, əldə: kristal bir sıxılmış sahəsi yaratmaq üçün kifayət qədər kiçik bir-birindən fərqlənir son dərəcə çox enerji səviyyəsi mövcuddur ilə. fononlar kiçik bir çünki atom silsilələri təqdim tedirginlikler çox güclü deyil. Bütün məsələ bütövlükdə kollektiv hərəkət edir. bu kimi Ona görə də, fonon enerji, enerji sahəsində "həll". bu və Messbauer effekti təsiri əsaslanır.

elektromaqnit miqyaslı

yüklü zərrəciklərin hərəkəti bir elektromaqnit sahəsində ilə müşayiət olunur. deyil - Bu fakt bir planet və peyklər onların malik niyə sual isə başqaları, məsələn, qoyur. Elektromaqnit dalğalar, onların tezliyi və buna görə də enerji görə siniflərə bölünür bilər. Bu iki xüsusiyyətləri bağlıdır və dalğa asılıdır. Nə Messbauer effekti təsiri yalnız qısa, oxucu elektromaqnit miqyaslı qamma şüalanma yerləşir Ü başa düşür ki, təmin edə bilər. Belə ki, havasında miqyaslı açmaq. Nəzəri onların dalğa məhdudlaşdırmaq - ölçüləri kainatın. Bununla belə, radiasiya enerji qeydiyyatdan mümkün deyil ki, kiçik olacaq. terahertz radiasiya qədər yüksək tezlikli. Lakin, və radio dalğaları çox xüsusi şəraitdə müşahidə olunur: a maqnit sahəsində elektronların inhibe, polimerlər əyilən vibrasiya, bərk excitons hərəkəti. elektromaqnit spektrinin daha aydın növbəti hissəsi - infraqırmızı şüalanma. Bu istilik şəklində enerji köçürür. görünən işıq daha yüksək enerji. insan gözü görür spektrinin hissəsi bütün miqyası ilə müqayisədə çox kiçik.

Qırmızı işıq aşağı enerji, və bənövşəyi var - yüksək. Bununla əlaqədar olaraq, bu paradoks məlumdur: daha soyuq su mavi göstərilir, onların enerji qırmızı işıq daha yüksəkdir. elektromaqnit miqyaslı ultrabənövşəyi hissəsi artıq möhkəm nüfuz etmək üçün kifayət qədər yüksək tezlikli var ki, sonra. Planetimizin digər canlılar kimi insanlar, ultrabənövşəyi işıq dərk etmir ki, baxmayaraq, bioloji orqanizmlərin düzgün işləməsi üçün əhəmiyyəti çox böyükdür. ultrabənövşəyi öyrənilməsi əsas mənbəyi günəş. Yüksək enerji və bir çox maddələrin nüfuz etmək imkanı X-ray var. belə radiasiya mənbəyi elektromaqnit sahəsində elektronların yavaşlama edir. elektron ola bilər, həm də bağlı, yəni atomları və pulsuz məxsusdur. tibbi cihazlar pulsuz elektron cihazlardır. Nəhayət, çətin və ən qısa dalğa qamma radiasiya edir.

X-şüaları və qamma

fizika və mühəndislik Messbauer effekti təsiri və onun tətbiqi qamma şüaları və X-şüaları ayırmaq lazımdır. müvafiq enerji səviyyəsi və, ilə, dalğa onlar üst-üstə düşür çox geniş var. 5 picometres bir dalğa ilə bir qamma və rentgen var edir. onların hazırlanması üçün müxtəlif üsulları. Yuxarıda izah edildiyi kimi, X-radiasiya elektronların zaman yavaşlama baş verir. Bundan əlavə, (nüvə daxil olmaqla), bəzi proseslərdə belə uran kimi, kifayət qədər ağır atom daxili shell elektron yox. Lakin, digər elektron onun iştirak edirlər. Belə keçid və olmaq X-şüalarının bir mənbəyidir. Gamma şüaları nüvə nəticəsində yüksək həyəcanlı dövlət keçid var. Bu radiasiya atomları yüksək nüfuz qabiliyyətinə malikdir və ionizes olan qarşılıqlı. qamma ray bir atom nüvəsi ilə collides zaman orada qondarma ters tepki olmalıdır. Lakin praktikada bu sərt bədən aid bir atom nüvəsi ilə qamma şüalarının qarşılıqlı təsiri yoxdur ki, çıxdı. bir fonon yaradılması, kristal elektron dəstələri tərəfindən "smeared" idi kimi, əlavə enerji onunla izah olunur.

izotoplar

Messbauer effekti təsiri və onun tətbiqi yaxından bir təəccüblü fakt ilə bağlıdır: fenomen dövri cədvəldə bütün kimyəvi elementləri hərəkət deyil. Bundan başqa, yalnız bəzi maddələr izotopların üçün əhəmiyyətlidir. oxucu birdən unudulmuş Əgər geri nə izotoplar. Bu hər hansı bir atom elektrik neytral olduğu məlumdur. Bu o deməkdir ki elektron shell qədər müsbət proton nüvəsində. Lakin, əsas da vəzifəli bir neytron, hissəcik var. Siz nüvə sayı dəyişdirmək, elektrik neytrallıq pozulur, lakin atom xassələri qədər dəyişdi. Bundan əlavə, ağır izotop radioaktiv və adi məsələ olduqca sabitdir isə, çürüməyə meylli olur. Messbauer effekti təsiri ilə xarakterizə olunur konkret elementləri və onların izotopların, kifayət qədər verilmişdir. ⁵⁷ Fe Detection, məsələn, ümumiyyətlə, bu fenomen tərəfindən etibar olunur.

kvant təsirləri istifadə

bir və ya mikroskopik dünya ilə bağlı digər fərziyyə təsdiq edir Produce təcrübə, tez-tez asan deyil. Bundan əlavə, eyni təsiri Messbauer effekti gətirə bilər nə faydaları aydın deyil? bu istifadə, lakin kifayət qədər genişdir. kristal xüsusiyyətləri tədqiqi materialları, amorf bərk və gözəl ufalanmış toz bu kvant fenomen vasitəsilə, o cümlədən baş verir. dərman kimi - Bu məlumat və çox yaxın insan fənlər təcrübə bölmələr (nəzəri fizika) və kifayət qədər uzaq tələb olunur. Belə ki, Messbauer effekti təsiri və onun istifadəsi hətta gündəlik həyatda, fayda bir çox gətirir nəzəri kəşf nümunəsi kimi nəzərdən keçirilməlidir.