Mossbauer ეფექტი: ეფექტი აღმოჩენა და მისი მნიშვნელობა

სტატიაში საუბრობს იმაზე, თუ რა Mossbauer ეფექტი. ასევე გამხელა ცნებები, როგორიცაა კვანტური ენერგეტიკულ დონეზე ატომის და ატომური ბირთვის, მყარი და კოლექტიური quasiparticle მასში.

მათემატიკის fun

გარღვევა ფიზიკა, რომელიც მოხდა პირველი ათწლეულის მეოცე საუკუნის, მეცნიერები მოითხოვა სერიოზული ცოდნა მათემატიკაში. ბევრი აღმოჩენები არ გასულან, ასე ვთქვათ, წვერი კალამი: თავდაპირველად ისინი გათვლილი თეორიულად და შემდეგ პრაქტიკაში.

მაგალითად, არსებობა გრავიტაციული ტალღების იწინასწარმეტყველა Einstein 1910, შეძლეს ადასტურებენ ექსპერიმენტულად მხოლოდ 2016 წელს. შერწყმა ორი ნეიტრონული ვარსკვლავები შეიქმნა ბიძგები სივრცე, რომელიც ხმელეთის ფიზიკის დაიჭირეს და ფიქსირებული გახსნით ეპოქაში გრავიტაციული ღონისძიებების მეცნიერების კაცობრიობის. გასაკვირი არ არის, სიმძიმის აღინიშნოს: კერძოდ, ასეთი კვლევების Mossbauer ეფექტი ღირებულება. მაგრამ ეს გამონაკლისი ვიდრე წესი. ყველაზე ხშირად, თეორეტიკოსები და ექსპერიმენტატორის ნაბიჯი ერთმანეთის ქუსლები, ერთ-ერთი კვლევის დასაბამი მისცა, რომ საჭიროა მისი მათემატიკური აღწერა, და უარყოფითი დასკვნა ხდება ვარაუდი, ახალი, ჯერ არ მიუღია დამოკიდებულებები. Mössbauer ეფექტი იყო ერთ-ერთი ასეთი მოვლენებზე. ასეთი "მხარე" ფენომენი არის მოსაზრება, და მაქს პლანკის გამოთქვა ბოლოს 1900. მან განაცხადა, რომ მსოფლიოში ელექტრონები და ატომური ბირთვების, ყველა რაოდენობით შეიძლება მხოლოდ დისკრეტული ღირებულებების, რომ არის quantized. და, მისი აზრით, ეს იყო უბრალოდ მათემატიკური შეასრულა, რამაც საანგარიშო ადვილია. ბოლომდე მისი ცხოვრება მას სჯეროდა, რომ კვანტური, ან პატარა შესაძლებელია ნაწილი, მაგალითად, მსუბუქი - მხოლოდ შესაფერისი გზა აღწერს, არ ატარებს სერიოზული ფიზიკური გაგებით.

კვანტური მსოფლიოში

თუმცა, სხვა მეცნიერები დაინტერესებული ადეკვატური აღწერილობა რა ხდება საქართველოს მასშტაბით ატომები, განიხილება პოტენციალი ასეთი დასკვნა, და მას მიანიჭა, რომ ყველაფერი quantized. ელექტრონები ბირთვის გარშემო შეიძლება იყოს მხოლოდ გარკვეულ ორბიტაზე ბირთვების თავად შეიძლება მხოლოდ კონკრეტული ენერგიის დონეზე. Skipping therebetween, ბირთვი წარმოქმნის გამა სხივები. Mossbauer ეფექტი ამტკიცებს, რომ აქცია უნდა აწარმოოს სახის დაბრუნება, მაგრამ ეს არ მოხდება. ზოგადად, ყველა რაოდენობით, რომელშიც ქცევის nanoworld ექვემდებარება quantization - ეს არის დისკრეტული. მაგრამ არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ იმპულსი, რომ macrocosm გამოიხატება როგორც პროდუქტი კურსი მასობრივი ელემენტარული ნაწილაკების არის რაღაც ფუნდამენტურად განსხვავდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის, ძალიან, არის quantized. ასე რომ, მეცნიერება, რომელშიც აღინიშნება Maks ფიცარი მომდინარეობს მისი ცნობილი ფორმულა, რომელიც შეიცავს ღირებულება h, ან მინიმალური ეფექტი, დაიწყო ახალი ერა. ეს იყო პერიოდი კვანტური ფიზიკა. Mossbauer ეფექტი, ინტერპრეტაცია, რომელიც მოგვიანებით ამ მოვლენას, გახდა ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპები მეცნიერების მეოცე საუკუნის.

აღმოჩენის Mössbauer ეფექტი

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, თეორიულ დასკვნები წავიდა ხელიხელჩაკიდებულებმა ექსპერიმენტი. ზოგიერთი პრაქტიკული დასკვნები დაამტკიცა მცენარეთა შეგროვებული სიტყვასიტყვით "მუხლზე" და გარეთ ჯართი მასალები. მეცნიერებმა შეძლეს არა მხოლოდ ცარიელია ფორმულა, არამედ ბეჭედს კოლბაში, დაჭრილი საბჭოს მუშაობა ლითონის და შევიკრიბოთ ინსტალაცია. რა თქმა უნდა, ხელმძღვანელი ლაბორატორიები მხოლოდ შედეგებს აჯამებს მათი პალატებში. თუმცა, თითოეული ექსპერიმენტატორი იყო ინჟინერი, როგორც მოწყობილობების განკუთვნილია კონკრეტული მიზნებისათვის, და პირდაპირ კვლევის პროცესში. მე ვიყავი გამონაკლისი და Mossbauer ეფექტი. გახსნა ეს არ მოხდება, თუ ჯიუტი სადოქტორო Rudolf Mossbauer არ შეცვლილა მეთოდი საზომი გაგრილების ერთეულის ნაცვლად, გათბობის, როგორც ურჩია ხელმძღვანელი კვლევები.

მყარი

თეორია, რომელიც ჩვენ გეტყვით მკითხველს ამ სექციაში, ცხადია, ერთი შეხედვით. თუმცა, როგორც ცნობილია, ადვილი ყოველთვის აღწევს წარმოუდგენელი ძალისხმევა. ასე რომ, ჩვენ ახლა შეუძლია გითხრათ, უბრალო სიტყვები, რა Mossbauer ეფექტი for Dummies ფაქტიურად, ერთხელ მუშაობდა მთელი ლაბორატორიაში.

Under მყარი, როგორც წესი, იმას ნიშნავდა, ნივთიერების კრისტალური სახელმწიფო. ატომებს, ამ შემთხვევაში მკაცრი პერიოდული მესერი, ხოლო ელექტრონები სხვადასხვა ხარისხით შეაჯამა. რა თქმა უნდა, რკინის კრისტალები ჩამოყალიბდა ძალიან კონკრეტული მეტალიკი bond, რომლის მეშვეობითაც ბირთვი არსებობს, როგორც გამოეყოს განზოგადებული ელექტრონები. ელექტრონული cloud ცხოვრობს დამოუკიდებელი კანონი, არ გადამხდელი ყურადღებას ქცევის კრისტალური მესრის. კრისტალები, რომელიც წარმოადგენს უფრო ტრადიციული იონური და კოვალენტური ბმები, ელექტრონები უფრო მჭიდროდ უკავშირდება "მათი" ბირთვი. თუმცა მათ შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილება მეზობელ კვანძების, ვიდრე გაზის ან თხევადი.

მყარი კომპლექტი თვისებები არა მხოლოდ ქიმიური ელემენტები, რომლებიც მათ, არამედ სიმეტრია მოწყობა ატომები ნათესავი ერთმანეთს. კლასიკური მაგალითია ნახშირბადის სტრუქტურა ქმნის რბილი გრაფიტის, და სხვა - ყველაზე მძიმე ბუნებრივი მასალა - ალმასი. ასე რომ, რა ტიპის კავშირი და სიმეტრია ერთეული საკანში ნიშნავს ბევრი ხისტი ორგანოს. თვისებები მყარი და გამჟღავნება, რაც Mossbauer ეფექტი. თავისი ბუნებით ახსნა შემდეგნაირად: ყველა ატომები მყარი ასოცირდება.

კოლექტიური quasiparticles

ახლა წარმოიდგინეთ, საკმაოდ დიდი სამგანზომილებიანი lattice. მოდელი შესაფერისი მარილი: Na და Cl განლაგებულია წვეროების კუბურები, ერთმანეთის მიყოლებით. თუ როგორღაც დაიბრუნოს ერთი ატომის და გაიყვანოს მას დაარღვიოს ჩვეულებრივი საცხოვრებელი ადგილის ბალანსის წყალობით საკმაოდ ხისტი დაკავშირებით, მას შემდეგ, რაც გამოყვანილია მეზობელ ატომები. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ცვლილება პოზიცია core აქვს მინიმუმ რაიმე მნიშვნელოვანი გავლენა მეზობლები მესამე მიზნით. ეს იმას ნიშნავს, რომ თუ "დაიბრუნოს" ნატრიუმის, შემდეგ გამოყვანილია მეზობელი ქლორის ატომებს, ნატრიუმის ატომები შემდეგ მას ერთი outermost ფენით ქლორის. ზემოქმედების ეს, სავარაუდოდ, უნდა გაგრძელდეს ყველა მიმართულებით. ეს, როგორც წესი, განაცხადა, რომ მეოთხე მიზნით შეშფოთების მეზობლები არიან უმნიშვნელო. თუმცა, ისინი არ არის ნულოვანი.

აქედან გამომდინარე, თუ რატომღაც "დაარტყა" ბროლის ძლიერი (მაგ, მის ლაზერული ან ელექტრონული სხივი), ბროლის lattice იქნება "ტალღები". ასეთი კოლექტიური მოძრაობა, როდესაც ბევრი მეზობელი ატომები, რომელიც ბროლის ერთდროულად გადაიტანოს გრძნობს, მაგალითად, ან ქვემოთ, მოუწოდა phonons. ხელმისაწვდომია აღწერს, თუ რა Mossbauer ეფექტი Dummies, ჩვენ არ წასვლას დეტალები და მხოლოდ გითხრათ, რომ phonons იპოვეს მოიქცევა, როგორც ელემენტარული ნაწილაკების. მაგალითად, მათი ენერგია quantized, ფლობენ ტალღის სიგრძე იმპულსი და შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთს. ამდენად, phonons ეწოდება კოლექტიური quasiparticles. მათი რაოდენობის და ხარისხის მყარი სხეულის ეძლევა სტრუქტურა, რომელშიც ისინი მოხდეს. გამოთვალეთ ეს შეიძლება იყოს, ვიცოდით ზომა, სიმეტრია და სახის ატომები ერთეული საკანში. On კლების phonon გავლენას სიგრძის და ტიპის ობლიგაციები შორის იონების კრისტალური მესრის.

band თეორია

მას შემდეგ, რაც მყარი უყრის ყველა მისი ელექტრონები და orbitals (და აქედან გამომდინარე მათი ენერგია) ასევე უნდა იყოს განზოგადებული. პირველ რიგში, ჩვენ უნდა გვახსოვდეს, რომ ელექტრონები ეკუთვნის ამ კლასის ნაწილაკების მოუწოდა ფერმიონები. Fermi, Dirac და Pauli ერთად აღმოაჩინა, რომ ერთ-ერთ სახელმწიფო შეიძლება იყოს სისტემა, მხოლოდ ერთი ასეთი ნაწილაკების. თუ ჩვენ დავუბრუნდეთ მარილები, თითოეული კრისტალი, რომელიც ჩვენ sprinkle სუპი ან ხორცის, რომელიც მოიცავს წარმოუდგენელი რაოდენობით ნატრიუმის და ქლორის იონების. და თითოეულ მათგანს აქვს იგივე რაოდენობის ელექტრონები, რომელიც როტაცია იდენტური ორბიტაზე. როგორ შეიძლება, რომ იყოს? მყარი გამოვა სიტუაცია ასეთია: ენერგიის ყოველი electron ორბიტაზე ბირთვის გარშემო, ცოტა განსხვავდება ნებისმიერი სხვა ელექტრონების, რომლებიც იმავე ორბიტაზე სხვა atom. ამგვარად, მიღებული: ბროლის არსებობს ძალიან ბევრი ენერგია დონეზე, რომელიც განსხვავდება ერთმანეთისგან საკმაოდ მცირე შექმნას შეკუმშული ტერიტორიაზე. შეშფოთებებს, რომელიც გააცნობს phonons პატარა იმიტომ, რომ ერთი atom მერყეობს არ არის ძალიან ძლიერი. ყველა რომ თემა არის კოლექტიური მოძრაობის, როგორც მთელი. აქედან გამომდინარე, phonon ენერგია, როგორც ეს იყო "დაიშალა", რომელიც ენერგეტიკის სფეროში. ამ საფუძველზე და Mossbauer ეფექტი.

ელექტრომაგნიტური მასშტაბის

მოძრაობა დამუხტული ნაწილაკების თან ახლავს ელექტრომაგნიტური ველის. ეს ფაქტი აყენებს, მაგალითად, კითხვაზე, თუ რატომ ერთ პლანეტაზე და თანამგზავრების გააჩნიათ მათ, ზოგი - არა. ელექტრომაგნიტური ტალღების შეიძლება დაიყოს კლასების მიხედვით მათი სიხშირე და ამიტომ ენერგია. ეს ორი მახასიათებლები ერთმანეთთან და დამოკიდებული ტალღის სიგრძე. რა არის Mossbauer ეფექტი შეიძლება მხოლოდ მოკლედ, იმ პირობით, რომ მკითხველს ესმის, სადაც ელექტრომაგნიტური მასშტაბის მდებარეობს გამა გამოსხივება. ასე რომ, გახსენით ეთერში მასშტაბით. თეორიულად შეზღუდოს მათი ტალღის სიგრძე - ზომები სამყაროს. თუმცა, ენერგიის ასეთი რადიაციული იქნებოდა იმდენად მცირე, რომ შეუძლებელია რეგისტრაცია. ოდნავ უფრო მაღალი სიხშირე terahertz რადიაციული. თუმცა, ეს არის და რადიო ტალღების შეინიშნება ძალიან კონკრეტული პირობებით: დათრგუნვა ელექტრონები მაგნიტური ველი, flexural ვიბრაცია პოლიმერები, მოძრაობა excitons მყარი. უფრო მკაფიო შემდეგი ნაწილი ელექტრომაგნიტური სპექტრი - ინფრაწითელი გამოსხივება. იგი გადადის ენერგია სითბოს სახით. კიდევ უფრო მაღალი ენერგიის ხილული სინათლე. ეს ნაწილი სპექტრი, რომ ადამიანის თვალი ხედავს ძალიან მცირე შედარებით მთელი მასშტაბით.

წითელი შუქი აქვს ყველაზე დაბალი ენერგია და purple - უმაღლესი. ამასთან დაკავშირებით, ეს არის ცნობილი პარადოქსი: უფრო ცივი წყალი მითითებულია ლურჯი, რომლის ენერგია უფრო მაღალია, ვიდრე წითელი შუქი. შემდეგ, რომ ულტრაიისფერი ნაწილი ელექტრომაგნიტური მასშტაბით უკვე საკმარისად მაღალი სიხშირის შეღწევის მყარი. მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანი, ისევე როგორც სხვა ცოცხალი არსებების ჩვენს პლანეტაზე, არ აღიქვამენ, ულტრაიისფერი შუქი, მისი მნიშვნელობა ფუნქციონირება ბიოლოგიური ორგანიზმების არის უზარმაზარი. ძირითადი წყარო ულტრაიისფერი კვლევა მზე. უმაღლესი ენერგეტიკის და უნარი შეაღწიონ ბევრი ნივთიერებების აქვს X-ray. წყარო ასეთი რადიაციული არის შენელება ელექტრონები ელექტრომაგნიტური სფეროებში. ელექტრონები შეიძლება იყოს როგორც შეკრული, ანუ ეკუთვნის ატომები და თავისუფალი. სამედიცინო აპარატურის აპარატურის თავისუფალი ელექტრონები. და ბოლოს, უმძიმესი და ყველაზე მოკლე ტალღის არის გამა გამოსხივება.

X სხივები და გამა

Mossbauer ეფექტი და მისი გამოყენება ფიზიკის და საინჟინრო საჭიროებს განასხვავოს გამა სხივების და X სხივები. By დონის ენერგეტიკული და, შესაბამისად, სიგრძის ისინი ძალიან ფართო სპექტრი გადახურვა. რომ არის, იქ არის გამა და X-სხივების ტალღის 5 picometres. სხვადასხვა მეთოდები მათი მომზადება. როგორც ზემოთ განვმარტეთ, X-რადიაციული ხდება, როდესაც შენელება ელექტრონები. უფრო მეტიც, ზოგიერთ პროცესების (მათ შორის, ბირთვული) ქრება electron შიდა shell საკმარისად მძიმე atom, როგორიცაა ურანი. თუმცა, სხვა ელექტრონები, როგორც წესი, მიიღოს მისი ადგილი. ასეთი გადასვლები, და გახდეს წყარო X სხივები. გამა სხივები შედეგი ბირთვი გადასვლები უმაღლესი აღფრთოვანებული სახელმწიფო. ეს გამოსხივება აქვს მაღალი გადასვლას უნარი და ionizes ატომები, რომელიც ურთიერთქმედებს. როცა არ გამა ray ეჯახება ბირთვს ატომის, იქ უნდა იყოს ე.წ. ქრთამის. თუმცა, პრაქტიკაში აღმოჩნდა, რომ ურთიერთქმედების გამა სხივების ბირთვს atom კუთვნილი მყარი სხეულის, გავლენა არის დაკარგული. ეს აიხსნება იმით, რომ დამატებით ენერგიას, როგორც ეს იყო "smeared" ელექტრონული ბენდები ბროლის, შექმნა phonon.

იზოტოპების

Mossbauer ეფექტი და მისი გამოყენების მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთი გასაკვირი ფაქტი ფენომენი არ მოქმედებს ყველა ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილი. უფრო მეტიც, ეს არის მნიშვნელოვანი მხოლოდ გარკვეული ნივთიერებების იზოტოპები. თუ მკითხველს მოულოდნელად დაავიწყდა რა იზოტოპს გაწვევას. ცნობილია, რომ ნებისმიერი ატომი ელექტრულად ნეიტრალური. ეს ნიშნავს, რომ ბირთვი დადებითი პროტონებისა ისევე როგორც ელექტრონული ჭურვი. თუმცა, ძირითადი ასევე შეიცავს Neutron, ნაწილაკების უსასყიდლოდ. თუ შეცვლის რაოდენობის ბირთვი, ელექტრო ნეიტრალიტეტი არ ირღვევა, მაგრამ თვისებები atom შეიცვალა ოდნავ. გარდა ამისა, ეს ხდება, რომ მძიმე იზოტოპების არის რადიოაქტიური და მიდრეკილება decay, ხოლო ჩვეულებრივი საკითხზე საკმაოდ სტაბილურია. საკმაოდ სია კონკრეტული ელემენტები და მათი იზოტოპები, რომლებიც ახასიათებს Mossbauer ეფექტი. დიაგნოსტიკა ⁵⁷ Fe, მაგალითად, ზოგადად სანდო ამ მოვლენას.

გამოყენება კვანტური ეფექტების

პროდუქტის გამოცდილება, რაც დასტურდება ერთი ან მეორე ჰიპოთეზა დაკავშირებული მიკროსკოპული მსოფლიოში, ეს ხშირად არ არის ადვილი. გარდა ამისა, გაუგებარია, რა სარგებელი შეიძლება მოუტანოს იგივე ეფექტი Mossbauer? გამოყენება, თუმცა, ფართო საკმარისი. გამოძიება თვისებები კრისტალური მასალები, ამორფული მყარი და წვრილად წვივის ფხვნილები ხდება, მათ შორის მეშვეობით კვანტური მოვლენა. ასეთი მონაცემები, რომლებიც აუცილებელია საკმაოდ შორეული პრაქტიკა სექციები (თეორიული ფიზიკა), და ძალიან ახლოს კაცი დისციპლინებში - როგორიცაა მედიცინაში. ამდენად, Mossbauer ეფექტი და მისი გამოყენება უნდა ჩაითვალოს მაგალითად თეორიული აღმოჩენა, რომელიც მოაქვს ბევრი სარგებელი, თუნდაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში.