Mösbauer'io efektas: apie atradimą ir jos reikšmę poveikis

Straipsnyje kalbama apie tai, ką Mösbauer'io poveikio. Taip pat atskleidė, sąvokas, pavyzdžiui, kvantinės energijos lygių atomo ir atomo branduolio, kietų ir kolektyvinio quasiparticle jame.

Matematinė įdomus

Lūžis fizikos, kad įvyko pirmą dešimtmetį XX amžiuje mokslininkai pareikalavo rimtų žinių matematikos. Daugelis atradimai buvo atšauktas, taip sakant, ant rašiklio galiuko: iš pradžių jie buvo apskaičiuojamas teoriškai ir tada rasti praktiškai.

Pavyzdžiui, iš egzistavimas gravitacinių bangų prognozuojama Einšteinas 1910, galėjome patvirtinti eksperimentiškai tik 2016 m. Dviejų neutronų žvaigždės susijungimas sukūrė drebulys erdvę, kad antžeminės fizika sugauti ir fiksuotą atidarant gravitacinių matavimų erą žmonijos mokslą. Nėra čia paminėta stebuklas gravitacija: būtent tokių studijų yra Mösbauer'io poveikis vertė. Bet tai išimtis, o ne taisyklė. Dažniausiai, teoretikai ir eksperimentuotojai žingsnis vieni kitų kulniukai, vienas tyrimas sukėlė dėl savo matematinio aprašymo reikia, ir nepalankius išvada tampa naujų, dar negavo priklausomybių prielaidą. Mesbauerio poveikis buvo vienas iš tokių reiškinių. Pavyzdžiui "pusė" reiškinys yra prielaida, ir Max Planck, išreikštą 1900 m pabaigos. Jis sakė, kad elektronų ir atomų branduolių pasaulyje, visi kiekiai gali būti tik atskirų verčių, tai yra Kvantas. Ir, savo nuomone, tai buvo tik matematinis triukas, kuris tapo apskaičiuoti lengviau. Iki gyvenimo pabaigos jis tikėjo, kad kvantinė arba mažiausias galimas dalis, pavyzdžiui, šviesos - tik tinkamas būdas apibūdinti, o ne vykdyti rimtą fizinį jausmą.

Kvantinė pasaulis

Tačiau kiti mokslininkai domisi tinkamai aprašyti tai, kas vyksta ant atomų skalės, laikoma, kad tokios išvados gali ir paėmė ją savaime suprantama, kad viskas yra Kvantas. Aplink branduolį elektronai gali būti tik kai skrieja branduolių patys gali turėti tik konkrečias energijos lygius. Praleidžiant flanšų, branduoliai generuoti gama spindulius. Mösbauer'io poveikis teigia, kad ieškinys turėtų parengti grąžos natūra, bet tai neatsitinka. Apskritai, visi kiekiai, kad apibūdinti nanoworld elgesį yra taikomi kvantavimo - kad yra savarankiška. Tačiau nereikia pamiršti, kad pagreitį, kad Visata yra išreikštas kaip masės normą elementariųjų dalelių produkto yra kažkas iš esmės skiriasi, o tai reiškia, kad jis taip pat yra Kvantas. Kad mokslo ataskaitą, kurioje Maks Plank gautų savo garsiąją formulę, kuriame yra H, arba minimaliai poveikio vertę, pradėjo naują erą. Tai buvo era kvantinės fizikos. Mösbauer'io poveikis, aiškinimas, kuris vėliau buvo skiriamas šio reiškinio, tapo viena iš svarbiausių etapų mokslo XX amžiuje.

Iš Mösbauer'io efekto atradimas

Kaip mes minėta, teoriniai išvados ėjo koja kojon su eksperimento. Keli praktiniai išvados įrodė ant augalų renkami tiesiog "ant kelio" ir iš laužo medžiagų. Mokslininkai galėjo ne tik parodyti formulę, bet taip pat Kolba sandariai, supjaustyti lenta dirbti su metalu ir surinkti diegimą. Žinoma, iš laboratorijos vadovas apibendrina tik savo grandinių rezultatus. Tačiau kiekvienas eksperimentatorius taip pat buvo inžinierius, kaip įrenginiai yra skirti konkretiems tikslams, ir tiesiai į mokslinių tyrimų procesą. Buvau ne išimtis ir Mösbauer'io poveikis. Atidarymo ją nevyktų, jei užsispyręs daktaro Rudolf Mossbauer nepasikeitė matavimo aušinimo įrenginį, o ne ją šildymo būdas, kaip patarė studijų vadovas.

kietas

Teorija, kurią mes pasakyti skaitytojams šiame skyriuje, atrodo, aišku iš pirmo žvilgsnio. Tačiau, kaip žinoma, lengva visada pasiekia neįtikėtinų pastangų. Ir taip mes dabar galime pasakyti paprastais žodžiais, ką Mösbauer'io poveikis for Dummies pažodžiui, kai dirbo visą laboratoriją.

Pagal kietas paprastai nusakoma medžiagos kristalinę būseną. Atomų šiuo atveju branduoliai sudaro griežtai periodinę gardelę, kadangi įvairaus laipsnių elektronai sutraukta. Žinoma, metalo susiformavę kristalai labai konkretų metalinį jungtį, per kurią branduolys egzistuoti kaip atskirti nuo bendrųjų elektronų. Elektronų debesis gyvena savo nepriklausomą teisę, o ne atkreipti dėmesį į kristalo gardelės elgesį. Kristalai, kurie kelia daugiau tradicines joninių ir kovalentinių jungčių, elektronai daugiau glaudžiai susijęs su "savo" branduolių. Bet ten jie gali laisvai judėti tarp kaimyninių mazgų nei dujų ar skysčio.

Kietosios nustatyti tokias savybes ne tik cheminių elementų, kurie yra į juos, bet taip pat iš atomų viena su kita susijusių išdėstymo simetrija. Be klasikinių pavyzdys anglies struktūroje sukuria minkštą grafitas, o kitas - sunkiausia natūrali medžiaga - deimantas. Taigi, kokio tipo ryšį, o simetrijos vieneto ląstelių reiškia daug į kietą kūną. Kietųjų savybės ir tai yra tai, ką Mösbauer'io poveikio atskleidimas. Jos pobūdis yra paaiškinti taip: visi iš kietas atomų yra susijęs.

kolektyviniai Quasiparticles

Dabar įsivaizduokite, pakankamai didelė trimatę gardelę. Kad modelis tinkamiausio druskos: Na ir Cl yra Atsižvelgiant į tai, kubeliai, vieną po kito viršūnių. Jei kažkaip patraukti vieną atomą ir patraukite jį sulaužyti įprastinę vietą balanso dėka pakankamai standžios jungties, po to ištraukė kaimyninių atomų. Skaičiavimai rodo, kad atsižvelgiant į pagrindines pozicijas kaita turi bent reikšmingos įtakos trečiojo kad kaimynų. Tai reiškia, kad, jei "patraukti" natrio, po ištrauktas kaimynines chloro atomų, natrio atomus taip jam vieną kraštinis sluoksnis chloro. Iš šis poveikis gali būti pratęstas visomis kryptimis. Jis paprastai sako, kad ketvirtojo tvarkos pasipiktinimas kaimynai yra nereikšmingos. Tačiau jie nėra lygus nuliui.

Todėl, jei kažkaip "tinklo" kristalų stipresnis (pvz, siųsti jam lazerio arba elektronų pluoštą), kristalinėje gardelėje bus "bangos". Tokie kolektyviniai judėjimas, kai daugelis kaimyninių atomų kristalo vienu metu perkelti pajusti, pvz, aukštyn arba žemyn, vadinamas fononams. Galima apibūdinti tai, ką Mösbauer'io poveikis žaliems, mes neisiu į detales ir tiesiog pasakyti, kad fononų buvo nustatyta, kad elgtis taip, kaip elementariąsias daleles. Pavyzdžiui, jų energija yra Kvantas, jie turi bangos pagreitį ir gali sąveikauti tarpusavyje. Taigi, fononų vadinami kolektyviniai Quasiparticles. Jų skaičius ir kokybė kieto kūno suteikiama struktūrą, kurioje jie įvyksta. Apskaičiuoti ji gali būti, žinant, dydį, simetrija ir tipus atomais, vieneto ląstelių. Dėl fononų atsiradimo taip pat turi įtakos ilgio ir tipo jungtis tarp į kristalo jonų.

grupė teorija

Nuo kietas apibendrina visus savo elektronus ir orbitalės (taigi jų energijos) taip pat turėtų būti apibendrinama. Pirmiausia, mes turime prisiminti, kad elektronai priklauso šiai dalelių klasė vadinama fermionai. Fermi, Dirac Pauli kartu nustatė, kad vienos būsenos gali būti sistemoje, tik vienas iš tokių dalelių. Jei mes grįžti į druskų Pavyzdžiui, kiekvieną kristalų, kurį mes pabarstyti sriuba ar mėsos, apimanti neįtikėtiną kiekį natrio ir chlorido jonų. Ir kiekvienas iš jų turi tą patį skaičių elektronų, kurie sukasi ant identiškų orbitomis. Kaip tai gali būti? Kieta medžiaga ateina iš padėties taip: kiekvieno elektronų orbitoje aplink branduolį, šiek tiek skiriasi nuo kitų energijos elektronų, priklausančių tai pačiai orbitos kitos atomo energijos. Taigi ji gavo: iš krištolo egzistuoja labai daug energijos lygius, kurie skiriasi vienas nuo kito pakankamai mažas, kad būtų suformuoti suspaustą erdvę. Pasipiktinimas, kurios pradeda fononams mažas, nes vieno atomo diapazonus nėra labai stiprus. Visi, kad klausimai yra kolektyvinis Pasiūlymas kaip visuma. Todėl fononų energija, nes ji buvo "ištirps" energetikos srityje. Remiantis šio ir Mösbauer'io poveikio.

Elektromagnetinis skalė

Iš dalelės judėjimas yra lydimas elektromagnetinio lauko. Šis faktas kelia, pavyzdžiui, kodėl viena planeta ir palydovai juos turėti klausimas, o kiti - ne. Elektromagnetinės bangos gali būti skirstomos į klases pagal jų dažnį, todėl energijos. Šie du charakteristikos yra tarpusavyje susiję ir priklauso nuo bangos ilgio. Kas yra Mösbauer'io poveikį galima tik trumpai, su sąlyga, kad skaitytojas supranta, kur elektromagnetinis skalė yra gama spinduliuotės. Taigi, atverti Airwaves skalę. Teoriškai apriboti jų bangos ilgis - matmenys visatą. Tačiau tokios spinduliuotės energijos būtų toks mažas, kad neįmanoma užsiregistruoti. Šiek tiek didesnis dažnumas terahercinė spinduliuotė. Tačiau, ji yra, ir radijo bangos yra stebimas labai konkrečiomis sąlygomis: slopinimas elektronų magnetiniame lauke, tai lanksčios virpesiai polimerų, iš eksitonų kietas judėjimas. Daugiau aiškus sekantis dalis elektromagnetinio spektro - infraraudonųjų spindulių. Ji perduoda energiją formos šilumos. Dar didesnis energijos matomos šviesos. Kad spektro, kad žmogaus akis mato dalis yra labai maža, lyginant su visu mastu.

Raudona šviesa yra mažiausias energijos, ir violetinė - aukščiausias. Atsižvelgiant į tai, jis yra žinomas paradoksas: kuo daugiau šalto vandens nurodomas mėlyna, kurio energija yra didesnė nei raudonos šviesos. Po ultravioletinių spindulių dalis elektromagnetinės mastu jau turi pakankamai aukštą dažnį prasiskverbti į kietas. Nepaisant to, kad žmonės, kaip ir kitų gyvų būtybių mūsų planetoje, nesuvokia ultravioletinių spindulių, jos svarbą tinkamam veikimui biologinių organizmų yra milžiniškas. Pagrindinis šaltinis ultravioletinių tyrimas yra saulė. Didesnis energijos ir gebėjimas prasiskverbti daug medžiagų, turi rentgenogramą. Tokio spinduliuotės šaltinis yra elektronų elektromagnetinių laukų lėtėjimo. Elektronai gali būti tiek jungiasi, t.y. priklauso atomus ir laisvas. Medicinos prietaisų įtaisai laisvųjų elektronų. Galiausiai, sunkiausias ir labiausiai trumpųjų bangų yra gama spinduliuotė.

X-spinduliai ir gama

Mösbauer'io poveikis ir jos taikymas fizikos ir inžinerijos turi atskirti gama spinduliais ir rentgeno spindulių. Pagal energijos lygį ir, atitinkamai, bangos jie labai platų sutampa. Tai yra, yra gama ir rentgeno spinduliai su 5 picometres bangos ilgiui. Įvairūs metodai jų paruošimo. Kaip paaiškinta pirmiau, X spinduliai atsiranda, kai elektronų lėtėjimą. Be to, kai kuriuose procesuose (įskaitant branduolinę) išnyksta elektroną nuo vidinio karkaso pakankamai sunki atomas, pavyzdžiui, urano. Tačiau kiti elektronai linkę užimti jo vietą. Tokie perėjimai, ir tapti iš rentgeno spindulių šaltinis. Gama spinduliai yra branduolio rezultatas perėjimai iš didesnis sužadinimo būsenos. Šio spinduliavimo turi aukštą skverbiasi gebėjimą ir ionizes atomus, prie kurių sąveikauja. Kur, kai gama spindulių susiduria su atomo branduolio, turi būti taip vadinamas atatrankos. Tačiau, praktiškai jis pasirodė, kad gama spindulių sąveika su atomo, priklausančio kieto kūno branduolio, poveikis nėra. Tai paaiškinama tuo, kad papildomos energijos, nes ji buvo "išteptas" elektroninėmis juostų kristalo, sukurti Phonon.

izotopai

Mösbauer'io poveikis ir jo taikymas yra glaudžiai susijusi su vienu stebina faktas: šis reiškinys veikia ne ant visų cheminių elementų periodinės lentelės. Be to, jis yra reikšmingas tik kai kurių medžiagų izotopų. Jei skaitytojas staiga pamiršo ką izotopai prisiminti. Yra žinoma, kad bet kuriuo atomas yra elektriškai neutralus. Tai reiškia, kad teigiamų protonų tiek, kiek elektronų apvalkalo branduolio. Tačiau šerdis taip pat yra neutronų, dalelę be mokestį. Jei pakeisite skaičių branduolyje, elektros neutralumas nėra pažeidžiamas, tačiau atomo savybės šiek tiek pasikeitė. Be to, tai atsitinka, kad sunkesni izotopų yra radioaktyvus ir yra linkę gesti, o paprastas dalykas yra gana stabili. Gana daug betoninių elementų ir jų izotopų, kurie pasižymi Mösbauer'io poveikio sąrašas. Aptikta ⁵⁷ Fe, pavyzdžiui, paprastai pasitiki šiuo reiškiniu.

Kvantinių efektų naudojimas

Gaminti patirtis, kuri yra patvirtinta viena ar kita hipotezė, susijusi su mikroskopinio pasaulio, tai dažnai nėra lengva. Be to, neaišku, kokią naudą gali atnešti tą patį poveikį Mösbauer'io? Iš jį naudoti, tačiau yra pakankamai platus. Tyrimas savybių kristalinių medžiagų, amorfinių kietųjų dalelių ir smulkiai susmulkintų miltelių įvyksta, įskaitant per šį kvantinės reiškinio. Tokie duomenys reikalingi gana toli nuo praktikos skyriuose (teorinė fizika), ir labai artimų žmogaus disciplinų - tokių kaip medicina. Taigi, Mösbauer'io poveikis ir jo naudojimas turėtų būti laikomas teorinių atradimų, kurie atneša daug naudos, net kasdieniame gyvenime pavyzdys.