Efek Mössbauer: efek saka panemuan lan pinunjul

Artikel wuwus bab apa efek Mössbauer. Ugi dipundungkap konsep kayata tingkat kuantum energi ing atom lan inti atom, ngalangi lan quasiparticle bebarengan ing kono.

fun matematika

A temonan ing fisika sing dumadi ing dasawarsa pisanan ing abad rong puloh, ilmuwan nuntut kawruh serius ing matématika. Akeh panemon wis mundur, supaya nganggo, ing tip saka pena: ing kawitan padha diwilang miturut teori lan banjur ketemu ing laku.

Contone, anane ombak gravitasi mbadek dening Einstein taun 1910, padha bisa kanggo konfirmasi eksperimental mung ing 2016. Ing setunggal saking kalih lintang neutron wis digawe papan tremors sing fisika terrestrial kejiret lan tetep mbukak jaman pangukuran gravitasi ing ilmu kamanungsan. Ora wonder gravitasi disebutake ing kene: yaiku kanggo pasinaon kuwi nilai efek Mössbauer. Nanging iki istiméwa tinimbang aturan. Paling asring, Prancis lan experimenters langkah ing tumit saben liyane, sinau mijilaken perlu kanggo gambaran matematika, lan kesimpulan salabetipun dadi Panyangka anyar, durung nampa dependensi. efek Mössbauer ana salah siji kuwi fénoména. Kaya "sisih" kedadean iku Panyangka lan Max Planck ditulis ing pungkasan 1900. Iku bilih ing donya elektron lan inti atom, kabeh jumlah mung bisa njupuk angka bedo, sing quantized. Lan, ing mratelakake panemume dhewe, iku mung trick matematika, kang digawe ngitung luwih gampang. Nganti pungkasan urip kang pitados bilih kuantum, utawa ing bagean cilik bisa, contone, cahya - mung cara cocok kanggo njlèntrèhaké, ora nggawa raos serius fisik.

Ing donya kuantum

Nanging, sarjana liyane interested ing gambaran nyukupi apa wis kedados ing ukuran saka atom, dianggep potensial kesimpulan kuwi, lan njupuk kanggo diwenehake kabeh iku quantized. Elektron watara inti sèl uga mung dadi ing orbit tartamtu inti piyambak mung bisa duwe tingkat energi tartamtu. Skipping therebetween, inti generate sinar gamma. efek Mössbauer udur tumindak sing ngasilaké jinis bali, nanging ora kelakon. Umumé, kabeh jumlah sing njlèntrèhaké prilaku nanoworld sing tundhuk quantization - sing bedo karo liyane. Nanging aja lali sing semangat sing ing besar wis ditulis minangka produk saka tingkat massa kanggo partikel dhasar punika ingkang dhasar beda, kang tegese wong, banget, iku quantized. Supaya laporan ilmu kang Maks Plank asalé rumus misuwur sing ngandhut nilai saka h, utawa efek tithik, kabuka jaman anyar. Punika jaman fisika kuantum. efek Mössbauer, interpretasi, kang mengko diwenehi kanggo fénoména iki, wis dadi salah siji saka tondo paling penting saka ilmu saka abad rong puloh.

Panemon ing efek Mössbauer

Kita wis nyatet ndhuwur, Serat teori tindak tangan ing tangan karo eksprimen. Sawetara Serat praktis mbuktekaken ing tetanduran diklumpukake secara harfiah "ing nyuda" lan metu saka bahan kethokan. Ilmuwan wis bisa ora mung nuduhake rumus, nanging uga segel flask ing, Cut Papan kanggo bisa karo logam lan klumpukne instalasi. Mesthi, kepala Laboratorium mung ngringkes asil saka distrik sing. Nanging, saben experimenter uga insinyur, minangka piranti sing dirancang kanggo tujuan tartamtu, lan langsung ing proses riset. Aku ora pangecualian lan efek Mössbauer. Mbukak ora bakal njupuk Panggonan menawa doktoral wangkal Rudolf Mössbauer ora diganti cara ngukur unit cooling, tinimbang dadi panas, minangka menehi saran dening supervisor pasinaon.

ngalangi

Teori, kang kita bakal ngomong sing nonton ing bagean iki, misale jek cetha ing kawitan marketing. Nanging, minangka iki uga dikenal, gampang kanggo tansah tekan efforts luar biasa. Lan supaya kita saiki bisa ngomong ing tembung prasaja apa efek Mössbauer kanggo Dummies secara harfiah, nate makarya ing kabeh laboratorium.

Ing ngalangi biasane temenan a zat ing negara kristal. Inti atom ing kasus iki mbentuk pola mesti ketat, déné elektron ing werna-werna derajat rangkuman. Mesthi, kristal logam kawangun jaminan metallic banget tartamtu liwat kang inti sèl ana minangka kanggo misahake saka elektron umum. Elektron maya urip déning hukum sawijining sawijining, ora mbayar manungsa waé kanggo perilaku pola kristal. Kristal kang saiki ikatan ion lan kovalen liyane tradisional, ing elektron gadhah liyane rapet karo inti "sing". Nanging ana wong sing bebas ngalih antarane kelenjar tetanggan saka ing gas utawa cairan.

pesawat situs Solid ora mung unsur kimia kang ana ing wong-wong mau, nanging uga ing simetri saka noto saka atom relatif kanggo saben liyane. Ing tuladha klasik saking struktur karbon ngasilake grafit alus, lan liyane - ing materi alam angel - mirah. Supaya apa jinis sambungan, lan simetris saka sel unit jahat akèh kanggo awak kaku. Sifat ngalangi lan iku pambocoran apa efek Mössbauer. alam diterangno minangka nderek: kabeh atom ing ngalangi sing digandhengake.

quasiparticles bebarengan

Saiki mbayangno pola telung dimensi cekap gedhe. Kanggo model uyah paling cocok: Na lan Cl dumunung ing vertex saka persagi, siji sawise liyane. Yen piye wae njupuk siji atom lan narik wong break Panggonan habitual saka imbangan, thanks kanggo sambungan cekap kaku, sawise iku ditarik ing atom tetanggan. Petungan nuduhake yen owah-owahan ing posisi inti wis paling impact pinunjul ing tanggi saka urutan katelu. Iki tegese yen "njupuk" sodium, mèlu ditarik tetanggan atom klorin, atom sodium ngisor wong siji lapisan paling njaba saka khlor. Awonipun iki kamungkinan kanggo lengkap ing kabeh pituduh. Iku biasane bilih papat-urutan tanggi gangguan iku dijarno. Nanging, padha ora nul.

Akibate, yen piye wae "ngalahake" kristal kuwat (contone, kanggo ngirim marang laser utawa elektron Beam), ing pola Crystal bakal "ombak". gerakan bebarengan kuwi nalika akeh atom tetanggan ing Crystal bebarengan ngalih aran, contone, munggah utawa mudhun, disebut phonons. Kasedhiya kanggo njlèntrèhaké apa efek Mössbauer kanggo pager, kita ora bakal pindhah menyang rincian lan mung pitutur marang kowe sing phonons ketemu nindakake partikel minangka SD. Contone, energi sing quantized, padha nduweni semangat gelombang lan bisa sesambungan karo saben liyane. Mangkono, ing phonons disebut quasiparticles bebarengan. nomer lan kualitas awak ngalangi sing diwenehi struktur kang padha dumadi. Ngetung bisa, ngerti ukuran, simetri lan jinis atom saka sel unit. Ing kedadeyan saka phonon uga mengaruhi dawa lan jinis ikatan antarane ion ing pola kristal.

teori band

Wiwit ngalangi ngringkes kabeh elektron, lan ing orbitals (lan Empu energi sing) ngirim uga umum. First, kita kudu elinga elektron kagungane kelas iki saka partikel disebut fermions. Fermi, Dirac lan Pauli bebarengan ditemokake ing siji negara uga ing sistem, mung siji partikel kuwi. Yen kita bali menyang conto saka uyah, saben kristal, kang kita sprinkle sup daging, cacahe jumlah luar biasa saka sodium lan klorit ion. Lan saben wong wis padha nomer elektron, kang muter ing orbit memper. Carane bisa dadi? A ngalangi metu saka kahanan minangka nderek: ing energi saben elektron ingkang ngubengi sak inti, sethitik beda saka elektron energi liyane kanggo gadhahanipun ing orbit sing padha atom liyane. Mangkono iku dijupuk: ing kristal ana tingkat energi banget akeh kang beda-beda saka saben liyane cekap cilik kanggo mbentuk wilayah teken. Ing gangguan kang introduce phonons cilik amarga siji kisaran atom ora kuwat banget. Kabeh sing penting iku gerakan bebarengan minangka wutuh. Mulane, ing energi phonon, kang padha "larut" ing wilayah energi. Adhedhasar iki lan efek Mössbauer.

ukuran elektromagnetik

Gerakan partikel isi diiringi dening lapangan elektromagnetik. Kasunyatan iki nempatno, contone, pitakonan saka apa siji planet lan satelit nduweni mau, nalika wong - ora. gelombang elektromagnetik bisa dipérang manèh dadi kelas miturut frekuensi lan mulane energi. Iki rong ciri sing saling lan gumantung ing gelombang ing. Apa efek Mössbauer bisa mung sedhela, kasedhiya yen maca mangertèni ngendi ukuran elektromagnetik dumunung radiasi gamma. Dadi, mbukak nganti ukuran gelombang. Miturut teori matesi gelombang sing - dimensi Semesta. Nanging, ing energi saka radiation kuwi bakal dadi cilik iku mokal kanggo ndhaftar. frekuensi rada luwih ing radiation terahertz. Nanging, iku, lan ombak radio sing diamati ing kahanan banget tartamtu: pencegahan elektron ing kolom Magnetik, getaran flexural saka polimer, gerakan excitons ing ngalangi. Luwih cetha bagean sabanjure ing spektrum elektromagnetik - radiasi infra abang. Transfer energi ing bentuk panas. energi malah luwih saka cahya katon. Sing bagéan saka spektrum sing sumerep mripat manungsa mau cilik banget tinimbang kanggo kabeh ukuran.

cahya abang wis energi paling, lan kain - paling. Ing sambungan iki, kang dikenal paradoks: banyu luwih kadhemen dituduhake ing biru, kang energi sing luwih dhuwur tinimbang sing saka cahya abang. Ing ngisor iki sing bagean ultraviolet saka ukuran elektromagnetik wis duwé frekuensi dhuwur cekap kanggo nembus menyang ngalangi. Senadyan kasunyatan sing wong, kaya urip jalmo ing planet kita, ora ndelok cahya ultraviolet, wigati kanggo fungsi sing tepat saka organisme biologi banget. Sumber utama sinau ultraviolet iku srengenge. energi sing luwih dhuwur lan kemampuan kanggo nembus akèh dat wis X-ray. Sumber radiation kuwi sing ndadeake munggah nganthi elektron ing kothak. Elektron bisa dadi loro bound, i.e. kagungane atom lan free. Piranti medical piranti dening elektron bebas. Akhire, ing toughest lan paling singkat-gelombang yaiku radiasi gamma.

sinar-X lan gamma

efek Mössbauer lan aplikasi ing fisika lan engineering perlu kanggo mbedakake antarane sinar gamma lan sinar-X. Miturut tingkat energi lan, patut, dawa gelombang lagi ing sawetara banget saka sudhut tumpang tindih. Sing, ana gamma lan sinar-X kanthi dawa gelombang 5 picometres. macem-macem cara kanggo preparation. Minangka diterangno ndhuwur, ing X-radiation occurs nalika ndadeake munggah nganthi elektron. Menapa malih, ing sawetara pangolahan (kalebu nuklir) katon elektron saka Nihan utama atom cekap abot, kayata uranium. Nanging, liyane elektron kathah njupuk Panggonan. arepe kuwi, lan dadi sumber sinar-X. sinar gamma asil saka inti sèl arepe saka negara bungah luwih. radiation iki nduwe kemampuan penetrating dhuwur lan terionisasi atom kanggo kang interaksi. Endi nalika Ray gamma tumbukan karo inti atom, ana kudu kickback disebut-dadi. Nanging, ing laku diaktifake metu sing interaksi saka sinar gamma karo inti atom sing kagolong ing awak kaku, impact wis ilang. Iki diterangno dening kasunyatan sing energi tambahan, kang padha "smeared" dening bands elektronik Crystal, nggawe phonon a.

isotop

efek Mössbauer lan aplikasi iki uga kakait raket karo kang kasunyatan ngageti: kedadean ora tumindak ing kabeh unsur kimia ing tabel périodik. Menapa malih, iku wujud mung kanggo sawetara bahan kimia isotop. Menawa wis dumadakan lali apa isotop kelingan. Punika dikenal sing sembarang atom yaiku bermuatan netral. Iki tegese ing inti proton positif minangka akeh kaya ing Nihan elektron. Nanging, inti uga ngandhut neutron, partikel tanpa daya. Yen sampeyan nggenti nomer inti, nétral electrical ora nerak, nanging sifat atom rada diganti. Kajaba iku, iku sing mengkono isotop abot punika radioaktif lan rawan kanggo bosok, nalika prakara biasa cukup stabil. Cukup dhaftar unsur beton lan isotop sing, sing ditondoi dening efek Mössbauer. Deteksi ⁵⁷ Fe, contone, umume dipercaya kedadean iki.

Panggunaan efek kuantum

pengalaman Produce, kang wis dikonfirmasi siji utawa hipotesa gegandhengan karo jagad mikroskopik, iku kerep ora gampang. Kajaba iku, iku cetho keuntungan apa bisa nggawa efek sing padha Mössbauer? Sing nggunakake, Nanging, punika sudhut cukup. Investigation of sifat kristal bahan, amorf barang padhet lan serbuk sacoro apik comminuted ana, kalebu liwat kedadean kuantum iki. data kuwi dibutuhaké ing nyedhaki objek saka bagean laku (fisika téorètis), lan ing disiplin wong banget cedhak - kayata medicine. Mangkono, efek Mössbauer lan nggunakake kudu dianggep minangka conto saka panemuan teori, kang ndadekke akèh keuntungan, malah ing saben dinten gesang.