Mössbauer hatás: a hatás a felfedezés és annak jelentősége

A cikk arról szól, hogy mi a Mössbauer hatása. Leírunk olyan fogalmak, mint kvantum energia szinten egy atom és atommag, szilárd és kollektív kvázirészecske ott.

matematikai szórakozás

Áttörés a fizika, hogy történt az első évtizedében a huszadik század, a tudósok követelt komoly ismeretek a matematika. Sok felfedezés visszavontak, hogy úgy mondjam, a toll hegyével: eleinte voltak elméletileg számított, majd talált a gyakorlatban.

Például a létezését gravitációs hullámok által jósolt Einstein 1910-ben tudták megerősíteni kísérletileg csak 2016-ban. Az egyesülés a két neutroncsillag teremtett remegés hely, hogy a földi fizika fogott és rögzített megnyitásával a korszak gravitációs méréseket a tudomány az emberiség. Nem csoda, hogy a gravitáció itt említett: nevezetesen az ilyen vizsgálatok a Mössbauer hatás értéket. De ez inkább kivétel, mint szabály. Leggyakrabban, elméleti és kísérletezők lépés egymás sarkát, egy tanulmány adott okot arra, hogy az annak matematikai leírása, és a kedvezőtlen következtetést válik a feltételezés új, még nem kapott függőségeket. Mössbauer hatása volt az egyik ilyen jelenségek. Az ilyen „oldalán” jelenség az a feltételezés, és a Max Planck kifejezett végén 1900. Azt mondta, hogy a világon az elektronok és az atommagok és mennyiségben csak akkor diszkrét értékek, kvantált. És a saját véleménye, ez csak egy matematikai trükk, amely lehetővé tette kiszámítása könnyebb. Végéig élete úgy vélte, hogy a kvantum, vagy a lehető legkisebb részét, például a fény - csak megfelelő módon leírni, nem hordozó súlyos fizikai értelemben.

A kvantum világ

Azonban más tudósok érdekelt megfelelő leírását, hogy mi történik a skála tartalmaz, úgy a potenciális ilyen következtetés, és magától értetődőnek, hogy minden kvantált. Az elektronok az atommag körül csak akkor bizonyos pályákon atommagok maguk is csak konkrét energiaszintet. Kihagyása elrendezve, sejtmagok generál gamma-sugarak. Mössbauer hatást azzal érvel, hogy a kereset termel egyfajta visszatérés, de ez nem történik meg. Általában minden mennyiségben, hogy a viselkedését a nanoworld vannak kitéve kvantálási - azaz diszkrét. De ne felejtsük el, hogy a lendület, hogy a makrokozmosz fejezzük termék arányának tömeges elemi részecskék valami alapvetően más, ami azt jelenti, hogy ő is kvantált. Annak érdekében, hogy a tudomány az, amelynek során a Maks Plank származó híres formula, amely tartalmazza az érték a h, vagy csak minimális hatással, nyitott egy új korszak. Ez volt a kor kvantumfizika. Mössbauer értelemben értelmezés, amelyet később adott erre a jelenségre, váltak az egyik legfontosabb mérföldköve a tudomány, a huszadik század.

A felfedezés a Mössbauer hatás

Mint már fentebb említettük, az elméleti következtetések járt a kísérletet. Néhány gyakorlati következtetések bizonyult a növényeken gyűjtött szó szerint „a térd” és ki a hulladék anyagok. A tudósok képesek voltak, hogy ne csak megjeleníteni a képlet, hanem zárjuk le a lombikot, vágja a tábla dolgozni fém, és összegyűjti a telepítést. Természetesen a fejét a laboratóriumok csak összegzi az eredményeket a kórtermek. Azonban minden kísérletező volt egy mérnök, mint a készülékek speciális célokra, és közvetlenül a kutatási folyamat. Azt sem volt kivétel, és a Mössbauer hatást. Nyitva akkor nem kerülhet sor, ha a makacs doktori Rudolf Mossbauer nem változott a mérési módszert a hűtőegység helyett azt felmelegítve tájékoztatása szerint a felügyelő tanulmányok.

szilárd

Az elmélet, amely azt fogja mondani az olvasók ebben a szakaszban, egyértelműnek tűnik első pillantásra. Azonban, amint az közismert, könnyen mindig ér el hihetetlen erőfeszítéseket. És így most tudja mondani egyszerű szavakkal, amit a Mössbauer effektus Dummies szó, egyszer dolgozott az egész laboratórium.

Alatt a szilárd anyagot általában olyan anyag, kristályos állapotban. A magok atomok ebben az esetben így egy szigorú periodikus rács, míg az elektronok különböző mértékben -ról. Természetesen, fém kristályok képződnek nagyon sajátos fémes kötést, amelyen keresztül a sejtmagba léteznek elválasztani generalizált elektronok. Az elektron felhő él önálló jog, nem figyelt, hogy a viselkedését a kristályrács. A kivált kristályokat közölt hagyományos ionos és kovalens kötések, az elektronok szorosabban társul „saját” magok. De ott szabadon mozoghatnak a szomszédos csomópontok, mint a gáz vagy folyadék.

Szilárd set tulajdonságai nem csak a kémiai elemek, amelyek őket, hanem a szimmetria a az atomok elrendezése egymáshoz képest. A klasszikus példája a szén-szerkezet generál puha grafit, és a másik - a legkeményebb természetes anyag - gyémánt. Tehát milyen típusú kapcsolat, és a szimmetria az elemi cella sokat jelent egy merev test. Az ingatlan a szilárd és ez a nyilvánosságra hozatal, amit a Mössbauer hatása. A természet magyarázata a következő: minden atom szilárd kapcsolódnak.

kollektív quasiparticles

Most képzeljünk el egy kellően nagy háromdimenziós rács. A modell a legtöbb megfelelő só: Na és a Cl találhatók a csúcsai a kocka, egyik a másik után. Ha valahogy megragad egy atom, és húzza rá, hogy megtörje a szokásos helyének a mérleg, köszönhetően kellően merev kapcsolatot, miután kihúzta a szomszédos atomok. A számítások azt mutatják, hogy a változás a mag helyzete legalább olyan jelentős hatást gyakorol a szomszédok a harmadik rend. Ez azt jelenti, hogy ha a „megragad” nátrium, majd húzta szomszédos klóratomok, nátrium atomok követi őt egy legkülső réteg klórt. Ennek hatása valószínűleg ki kell terjeszteni minden irányban. Ez általában azt mondta, hogy a negyedik rendű perturbáció szomszédok elhanyagolható. Ezek azonban nem nulla.

Következésképpen, ha valahogy „kopogás” kristály erősebb (például, hogy küldjön neki egy lézer vagy elektronsugaras), a kristályrács lesz „hullámok”. Az ilyen kollektív mozgás, amikor számos szomszédos atomok a kristály egyidejűleg váltás érzi, például, felfelé vagy lefelé, az úgynevezett fonon. Elérhető leírni a Mössbauer effektus bábuk, akkor nem megy bele a részletekbe, csak mondani, hogy a fonon azt találtuk, hogy úgy viselkednek, mint az elemi részecskék. Például, azok az energia kvantált, rendelkeznek hullámhossz lendület, és képesek kölcsönhatásba lépni egymással. Így a fonon nevezzük kollektív quasiparticles. Számuk és minősége a szilárd test kap egy szerkezet, amelyben előfordulnak. Számítsuk ki lehet, ismerve a méret, szimmetria és típusú atom az elemi cella. Az előfordulása fonon is befolyásolja a hossza és típusa közötti kötések az ionokat a kristályrácsban.

band elmélet

Mivel a tömör összefoglalja az elektronokat, és a pályák (és így az energia) szintén általánosítható. Először is meg kell emlékezni, hogy az elektronok ebbe a csoportba tartoznak a részecskék, úgynevezett fermionok. Fermi, Dirac és Pauli együtt találta, hogy az egyik állapot lehet a rendszerben, csak egy ilyen részecske. Ha visszatérünk a példáját sók, mindegyik kristály, amit megszórjuk leves vagy hús, amely hihetetlen mennyiségű nátrium és a klorid ionok. És mindegyikük azonos elektronok száma, amelyek forognak azonos pályákon. Hogy lehet ez? A szilárd anyag jön ki a helyzet a következő: az elektronok energiája kering a mag körül, egy kicsit különbözik bármely más energiájú elektronok, amelyek ugyanabban a pályára a másik atom. Így kapjuk: a kristály létezik rendkívül sok energiát szinteket, amelyek különböznek egymástól elegendően kicsi ahhoz, hogy kialakuljon egy tömörített területet. A perturbációkra bevezetni fonon kicsi, mert az egyik atom tartományok nem nagyon erős. Csak az számít, a kollektív mozgás egésze. Ezért a fononenergia, mintha „oldott” a területen az energia. Ennek alapján és a Mössbauer hatást.

elektromágneses skála

A mozgása töltött részecskék kíséri egy elektromágneses mezőt. Ez a tény teszi például azt a kérdést, hogy miért egy bolygó és a műholdak sajátjuk, míg mások - nem. Az elektromágneses hullámok is osztjuk, aszerint, hogy azok gyakoriságát és ezáltal energiát. Ez a két jellemző összekapcsolódnak, és függ a hullámhossz. Mi a Mössbauer hatás csak rövid ideig, feltéve, hogy az olvasó megértse, ahol elektromágneses skála található gamma-sugárzás. Így nyit az éterben skála. Elméletileg korlátozzák azok hullámhossz - méretek univerzumban. Azonban az energia ilyen sugárzás lenne olyan kicsi, hogy nem lehet regisztrálni. Valamivel magasabb frekvencia terahertz sugárzás. Azonban ez, és a rádióhullámok megfigyelt nagyon speciális körülmények között: gátlása elektronok mágneses mezőben, hajlító rezgések polimerek, a mozgását excitonok a szilárd. Több egyértelmű következő része az elektromágneses spektrum - az infravörös sugárzást. Ez az energiát hő formájában. Még ennél is nagyobb energia a látható fény. Ez része a spektrum, hogy az emberi szem lát nagyon kicsi, mint a teljes skála.

Vörös fény a legalacsonyabb energia és lila - a legmagasabb. Ebben az összefüggésben az is ismert, paradoxon: a több hideg vizet javallt kék, amelynek energiája nagyobb, mint a vörös fény. Követően, hogy az ultraibolya része az elektromágneses skála már elegendően magas frekvenciájú, hogy behatoljon a tömör. Annak ellenére, hogy az emberek, mint a többi élőlény a bolygónkon, nem érzékelik az ultraibolya fény, annak fontossága megfelelő működéséhez a biológiai organizmusok hatalmas. A fő forrása az ultraibolya tanulmány a napot. Magasabb energia és képes áthatolni sok anyag van röntgen. A forrás az ilyen sugárzás a lassulás az elektronok az elektromágneses mezők. Az elektronok egyaránt lehetnek kötött, azaz tartoznak atomok és szabad. A gyógyászati eszközök olyan eszközök által szabad elektronokat. Végül a legnehezebb és a leginkább rövidhullámú gamma sugárzás.

X-sugarak és a gamma

Mössbauer hatása és alkalmazása a fizika és a mérnöki kell különböztetni gamma-sugarak és az X-sugarakat. A szintet az energia, és ennek megfelelően, a hullámhossz vannak egy nagyon széles az átfedés. Azaz, van egy gamma és röntgensugárzást hullámhosszúságú 5 picometres. Különböző eljárások azok előállítására. Mint fentebb kifejtettük, a X-sugárzás lép fel, amikor a lassulás az elektronok. Sőt, egyes folyamatok (beleértve a nukleáris) eltűnik elektron a belső héj kellően nehéz atom, mint például az urán. Azonban más elektronok hajlamosak veszi át a helyét. Az ilyen átmenetek, és legyen egy forrása a X-sugarak. Gamma sugarak az eredménye a nucleus átmenet a magasabb gerjesztett állapotba kerül. Ennek a sugárzásnak a nagy áthatoló képessége és ionizálja atomokkal, amely kölcsönhatásba lép. Ahol amikor a gamma-sugár nekiütközik a atommag, ott kell lennie egy úgynevezett visszarúgás. A gyakorlatban azonban kiderült, hogy a kölcsönhatás a gamma-sugarak a atommag tartozó merev test, a hatása hiányzik. Ez azzal magyarázható, hogy a többlet energiát, mintha „maszatos” elektronikus zenekara a kristály, ami egy fonon.

izotópok

Mössbauer hatása és alkalmazása szorosan összefügg az egy meglepő tény: a jelenség nem jár az összes kémiai elem a periódusos rendszerben. Sőt, jelentős csak bizonyos anyagok izotópokat. Ha az olvasó hirtelen elfelejtette, hogy mit izotóp felidézni. Ismeretes, hogy bármely adott atom elektromosan semleges. Ez azt jelenti, hogy a sejtmagban a pozitív protonok, mint az elektron héj. Azonban a mag tartalmaz egy neutron, részecske nélkül díj. Ha megváltoztatja a számot a sejtmagban, az elektromos semlegesség nem sérül, de a tulajdonságok az atom kis mértékben változott. Emellett előfordul, hogy a nehezebb izotóp radioaktív és hajlamos a pusztulás, míg a közönséges anyag elég stabil. Elég egy listát a konkrét elemek és izotópok, amelyek jellemzik a Mössbauer hatást. Kimutatása ⁵⁷ Fe, például, általában megbízható ez a jelenség.

Használata kvantum hatások

Produce tapasztalat, amit alátámaszt az egyik vagy a másik hipotézis kapcsolódó mikroszkópikus világban, ez gyakran nem könnyű. Ezen túlmenően nem világos, hogy milyen előnyökkel járhat ugyanazt a hatást Mössbauer? A használata is, azonban elég széles. Vizsgálata tulajdonságai kristályos anyagok, amorf szilárd anyagokat, és a finomra aprított porok történik, beleértve ezen keresztül kvantum jelenség. Ezeket az adatokat a szükséges meglehetősen távol gyakorlat szakaszok (elméleti fizika), és nagyon szoros ember tudományágak - például a gyógyszert. Így a Mössbauer effektus és használatát úgy kell tekinteni, példaként az elméleti felfedezés, amely összehozza a sok haszon, akár a mindennapi életben.