Месбауеров ефекат: ефекат откривања и њеног значаја

У чланку се говори о томе шта је месбауеров ефекат. Такође описана концепте попут квантних енергетских нивоа у атому и атомског језгра, добар и колективно куасипартицле у њима.

Математичка забава

Пробој у физици који се догодио у првој деценији двадесетог века, научници су тражили озбиљну знање из математике. Многи открића су повучена, да тако кажем, на врху пера: у почетку су теоријски израчунати и онда наћи у пракси.

На пример, постојање гравитационе таласе предвиђених Ајнштајн 1910. године, били у стању да експериментално потврдити само у 2016. Спајање два неутронске звезде створила тремор простор да земаљска физика ухватио и фиксне отварањем еру гравитационе мерења у науци човечанства. Није ни чудо што гравитација помиње овде: наиме за такве студије је месбауеров ефекат вредност. Али ово је изузетак него правило. Најчешће, теоретичари и истраживачи корак једни другима на петама, једна студија довела до потребе за математичког описа, а неповољан закључак постаје претпоставку нових, још није добио зависности. Месбауеров ефекат је био један од таквих појава. Таква "сиде" феномен је претпоставка и Мак Планцк изражена крајем 1900. Он је рекао да у свету електрона и атомских језгара, све количине могу узети само дискретне вредности, то је квантизирана. И, у свом мишљењу, то је само математички трик, који је израчунавање лакше. До краја живота он је веровао да је квантна, односно најмањи могући део, на пример, светлост - само погодан начин да се опише, не носи озбиљне физичке смисла.

Квантни свет

Међутим, други научници који су заинтересовани за адекватан опис онога што се дешава на скали од атома, сматра потенцијал таквог закључка, и узео здраво за готово да је све квантизирана. Електрони око језгра може бити само на одређене орбите језгра сами могу да имају само специфичне енергетске нивое. Прескакање између њих, језгра генеришу гама зраке. Месбауеров ефекат тврди да је акција би требало да произведе неку врсту повратка, али то не догоди. Уопштено, све количине које описују понашање Нановорлд подлежу квантизације - то је дискретна. Али не заборавите да је импулс да у макрокосмоса је изражена као производ стопе масе до елементарних честица је нешто суштински другачије, што значи да је, такође, је квантизирана. Дакле, тог извештаја науке у којем Максимална Даска изведен своју познату формулу која садржи вредност х, или минималним ефектом, отворио је нову еру. Ово је ера квантне физике. Месбауеров ефекат, тумачење, који је касније дао на ову појаву, постали су један од најважнијих прекретница науке КСКС века.

Откриће месбауеров ефекат

Као што смо горе наведено, теоријски закључци ишли руку под руку са експериментом. Неки практични закључци доказани на биљке прикупљају буквално "на колена" и од отпадног материјала. Научници су успели да не само приказује формулу, али и запечати посуду, пресекао одбор за рад са металом и окупљају инсталацију. Наравно, шеф лабораторије сумира само резултате својих штићеника. Међутим, сваки експериментатор је такође инжењер, јер су уређаји дизајнирани за посебне сврхе, а директно у процесу истраживања. Ја сам био изузетак и месбауеров ефекат. отварајући не би одржати ако тврдоглава докторским Рудолфа Моссбауер није променила методе мерења расхладног уређаја, уместо да је грејање, по савету супервизора студија.

солидан

Теорија, коју ћемо рећи читаоце у овом делу, чини се јасно на први поглед. Међутим, као што је познато, лако увек постиже невероватне напоре. Па ми смо сада у могућности да кажем у једноставним речима оно што месбауеров ефекат фор Думмиес буквално, једном сам радила цео лабораторију.

Под чврсти обично подразумева супстанцу у кристалном стању. Језгра атома у овом случају чине строгу периодичне решетку, док електрони у различитим степенима укратко. Наравно, метални кристали формирају врло специфичан металну везу кроз коју језгро постоји када се одвоји од уопштених електрона. Електрон облак живи од свог независног законом, не обраћајући пажњу на понашање кристалне решетке. Кристали који представљају традиционалне јонске и од ковалентне, електрони ближе повезан са "својим" језгра. Али постоје они су слободни да се креће између суседних чворова него у гасу или течности.

Солид сет својства није само хемијски елементи који су у њима, већ и симетрија распореда атома односу једни другима. У класичном примеру структуре угљеника ствара меку графит, а други - најтежи природни материјал - дијамант. Па шта тип везе, и симетрије јединичне ћелије много значити крутог тела. Особине чврсти и то је откривање онога што је месбауеров ефекат. Његова природа објашњава на следећи начин: сви атоми у чврстом повезани.

колективни куасипартицлес

Сада замислите довољно велики тродимензионални решетке. За модел најпогоднији соли: На и Цл налазе се у теменима коцке, један за другим. Ако некако уграбим атом и повуците га да разбије уобичајено место равнотеже, захваљујући довољно круте везе, након што је повукао суседне атоме. Прорачуни показују да је промена у положају језгра има барем било какав значајан утицај на суседима трећег реда. То значи да ако је "ухвати" натриј, затим извукао сусједних атома хлора, атоми натријума Следећи му једном Спољашњи слој хлора. Утицај овога ће вероватно бити проширена у свим правцима. Обично се каже да је четврта реда пертурбатион комшије су занемарљиви. Међутим, они нису нула.

Према томе, ако некако "кноцк" кристала јачи (на пример, да му пошаље ласерски или електронски сноп), кристалну решетку воља "таласа". Такво колективно кретање када многе суседне атома у кристалу истовремено схифт осећају, на пример, горе или доле, зове фонони. Доступан да опише шта Моссбауер ефекат за лутке, нећемо улазити у детаље и само да вам кажем да је у фонони утврђено да се понашају као елементарне честице. На пример, њихова енергија је квантизирана они поседују таласне замах и могу да комуницирају међусобно. Дакле, фонони се зове колективна куасипартицлес. Њихов број и квалитет чврстог тела се даје структуру у којем су настали. Израчунајте може бити, знајући величину, симетрију и врсте атома јединичне ћелије. На појаву Пхонон такође утицати на дужину и врсту везе између јона у кристалној решетки.

teorija група

Пошто солид сумира све њене електрона, као и орбитала (а тиме њихова енергија) такође треба генерализовати. Прво, морамо имати на уму да су електрони припадају овој класи честица под називом фермиони. Ферми, Дирак и Паули заједно открили да у једној држави може бити у систему, само једна таква честица. Ако се вратимо примеру соли, сваки кристал, коју попрскати супу или месо, који садржи невероватну количину натријума и хлоридних јона. И свака од њих има исти број електрона, који ротирају на идентичним орбите. Како је то могуће? Чврста изађе из ситуације на следећи начин: енергија сваког електрона у орбити око језгра, мало другачији од других енергетских електрона који припадају истој орбити другог атома. Тако је добила: у кристал постоји екстремно много ниво енергије који се разликују једни од других довољно мали да формирају компримовани подручје. У пертурбатионс што фононами уводе мале јер један атом опсеге нису веома јаки. Све што је важно је колективно кретање у целини. Дакле, пхонон енергије, као што су "растворен" у области енергетике. На основу овога и месбауеров ефекат.

електромагнетни скала

Кретање наелектрисаних честица је праћен од стране електромагнетног поља. Ова чињеница ставља, на пример, питање зашто једна планета и сателита их поседују, док други - не. Електромагнетни таласи могу да се поделе на класе према њиховој учесталости и стога енергије. Ове две карактеристике су повезани и зависе од таласне дужине. Шта је месбауеров ефекат може само кратко, под условом да читалац разуме где се налази гама зрачење електромагнетног сцале. Дакле, отвори таласа скалу. Теоретски ограниче своју таласну дужину - димензије свемира. Међутим, енергија таквог зрачења ће бити тако мали да је немогуће да се региструјете. Нешто виши фреквенције у Терахертз зрачења. Међутим, и радио таласи су примећени у веома специфичним условима: инхибиција електрона у магнетном пољу, савијање вибрација полимера, кретање екцитонс у чврстом. Јаснија следећи део електромагнетног спектра - инфрацрвена зрачења. Она преноси енергију у облику топлоте. Још већа енергија видљиве светлости. Тај део спектра који је људско око види је врло мали у односу на целу скали.

Црвено светло има најнижу енергију, а љубичаста - највише. У вези са овим, познато је парадокс: више хладна вода је ознацен плавом бојом, чија је енергија већа него црвене светлости. Након тога се ултраљубичасте део електромагнетног скали већ има довољно високу фреквенцију продро у чврсту супстанцу. Упркос чињеници да су људи, попут других живих бића на нашој планети, не виде ултраљубичасто светло, његов значај за правилно функционисање биолошких организама је огромна. Главни извор ултраљубичастог студије је сунце. Виши енергија и способност да продре многе супстанце има рендген. Извор таквог зрачења је успоравање електрона у електромагнетних поља. Електрони могу да буду и границе, тј припадају атоме и фрее. Медицински уређаји су уређаји за слободних електрона. Коначно, најтежи и већина краткорочних талас гама зрачење.

Кс-зраци и гамма

Месбауеров ефекат и његова примена у физици и техници треба да праве разлику између гама зрацима и рендгенске зраке. По нивоу енергије и, сходно томе, таласна дужина су у веома широком спектру преклапања. То јест, постоји гама и Кс-зраци таласне дужине 5 пикометар. Различите методе за њихову припрему. Као што је објашњено горе, Кс-зрачење настаје када успоравање електрона. Штавише, у неким процесима (укључујући нуклеарне) нестаје електрон из унутрашње љуске довољно тешки атом, као што уранијума. Међутим, други електрони имају тенденцију да заузме његово место. Такве транзиције, а постао извор Кс-зрака. Гама зраци су резултат језгра прелази из више узбуђен државе. Ова радијација има високу пенетрацију способност и ионизес атоме којима реагује. Где када је гама зрацима судара са језгром атома, мора постојати тзв кицкбацк. Међутим, у пракси се испоставило да је интеракција гама зрака са језгром атома припада крутог тела, утицај недостаје. То се објашњава чињеницом да је додатно енергије, као што су "намазани" електронским бендова кристала, стварајући Пхонон.

изотопи

Месбауеров ефекат и његова примена је уско повезано са једне изненађујуће чињенице: овај феномен не поступи по свим хемијских елемената периодног система. Штавише, то је значајна само за неке супстанце изотопа. Ако је читалац одједном заборавио шта изотопа опозив. Познато је да неки дати атом електрички неутрална. То значи да у језгру позитивних протона подједнако као у Елецтрон схелл. Међутим, срж такође садржи неутрона, честицу без наплате. Ако промените број у језгру, електрични неутралност није прекршен, али особине атома незнатно промењена. Поред тога, дешава да тежи изотоп је радиоактиван и склон распадању, а обична материја је прилично стабилна. Сасвим листа бетонских елемената и њихових изотопа, које карактерише месбауеров ефекат. Детекција ⁵⁷ Фе, на пример, генерално поверење овог феномена.

Употреба квантне ефекте

искуство производи, што потврђује једну или другу хипотезу у вези са микроскопски свет, то често није лако. Поред тога, није јасно шта користи може да донесе исти ефекат Моссбауер? Корист од тога, међутим, није довољно широк. Испитивање својстава кристалних материјала, аморфних чврстих и ситно коминутивних прашкова дође, укључујући преко овог квантном феномена. Такви подаци су потребни у прилично далеко од праксе сегмената (теоријска физика), а у веома блиским ман дисциплине - као што су медицина. Према томе, месбауеров ефекат и његова примена треба сматрати као пример теоријског открића, која доноси много користи, чак иу свакодневном животу.