Pangaruh Mossbauer: efek kapanggihna na significance na

Artikel ceramah ngeunaan naon efek Mossbauer. Ogé diungkabkeun konsep kayaning tingkat kuantum énérgi dina atom jeung hiji inti atom, padet tur quasiparticle koléktif therein.

fun matematik

A narabas dina fisika anu lumangsung dina dékade mimiti abad ka, ilmuwan nungtut pangaweruh serius dina matematika. Loba pamanggihan geus ditarik, jadi mun nyarita, dina ujung kalam: di hareup maranéhanana diitung sacara téoritis lajeng kapanggih dina praktek.

Contona, ayana gelombang gravitasi diprediksi ku Einstein dina taun 1910, éta bisa mastikeun sacara ékspériméntal ukur dina 2016. Ngahijina dua béntang neutron geus dijieun spasi tremor anu fisika terestrial bray na dibereskeun ku muka jaman ukuran gravitasi di élmu manusa. Teu heran graviti disebutkeun didieu: nyaéta pikeun studi sapertos ngarupakeun nilai pangaruh Mossbauer. Tapi ieu téh iwal tinimbang aturan. Paling sering, theorists na experimenters lengkah dina heels silih urang, salah sahiji ulikan masihan naékna butuh pedaran matematik, sarta kacindekan ngarugikeun janten anggapan dasar anyar, henteu acan nampi kabebasan. pangaruh Mössbauer éta salah sahiji fenomena misalna. Misalna "samping" fenomena nyaeta anggapan jeung Max Planck dikedalkeun di ahir 1900. Ieu ngomong yén di dunya éléktron na inti atom, sadaya kuantitas ukur bisa nyandak nilai diskrit, éta téh quantized. Na, dina pamadegan sorangan, ieu ngan hiji trik matematik, anu dijieunna ngitung gampang. Nepi ka ahir hirupna anjeunna dipercaya yén kuantum, atawa bagian pangleutikna mungkin, contona, lampu - hijina cara merenah pikeun ngajelaskeun, teu mawa rasa fisik serius.

Dunya kuantum

Najan kitu, para ulama sejenna kabetot dina pedaran nyukupan ngeunaan naon anu lumangsung dina skala atom, dianggap poténsi kacindekan kitu, sarta nyandak éta for teu dibales nu sagalana geus quantized. Éléktron sabudeureun nukleus hijina bisa jadi dina orbit tangtu inti diri ukur bisa mibanda tingkat énergi husus. Skipping therebetween, inti ngahasilkeun sinar gamma. pangaruh Mossbauer boga pamadegan yén Peta kudu ngahasilkeun jenis balik, tapi ieu teu kajadian. Sacara umum, sakabeh kuantitas anu ngajelaskeun paripolah nanoworld nu anu poko keur kuantisasi - nu geus diskrit. Tapi ulah poho yén moméntum nu di makrokosmos dinyatakeun salaku produk ti laju massa keur partikel éleméntér mangrupa hal fundamentally béda, nu hartina anjeunna, teuing, nya quantized. Ku kituna éta laporan elmu numana Maks Plank diturunkeun Rumus kawentar nya éta ngandung nilai h, atawa efek minimal, dibuka hiji jaman anyar. Ieu jaman fisika kuantum. pangaruh Mossbauer, interpretasi, anu ieu engké dibikeun ka fenomena ieu, geus jadi salah sahiji milestones pangpentingna elmu ti abad ka.

Kapanggihna efek Mössbauer

Salaku geus kami nyatet di luhur, conclusions teoritis indit raket jeung percobaan. Sababaraha conclusions praktis dibuktikeun dina tutuwuhan dikumpulkeun sacara harfiah "dina dengkul teh" na kaluar bahan besi tua. Élmuwan geus bisa teu ukur nembongkeun rumus, tapi ogé ngégél flask nu, motong dewan pikeun digawekeun ku logam jeung ngumpulkeun instalasi. Tangtu, kapala laboratorium ukur summarizes hasil wards maranéhanana. Sanajan kitu, tiap experimenter oge insinyur, salaku alat anu dirancang keur kaperluan husus, sarta langsung dina prosés panalungtikan. I no iwal jeung pangaruh Mossbauer. Muka eta moal bakal lumangsung lamun hiji doktor nekad Rudolf Mossbauer moal robah metoda ngukur Unit cooling, tinimbang Élmu sarta Téknik dinya, sakumaha disarankan ku pengawas studi.

padet

Téori, nu urang ngabejaan nu maos dina bagian ieu, sigana jelas dina glance kahiji. Sanajan kitu, sakumaha anu ogé dipikawanoh, gampang pikeun salawasna achieves usaha luar biasa. Sarta sangkan anu ayeuna bisa ngabejaan di kecap basajan naon efek Mossbauer pikeun Dummies sacara harfiah, sakali digawé sakabéh laboratorium.

Dina solid biasana dimaksudkan zat dina kaayaan kristainna tangtu. Inti atom dina hal ieu ngabentuk kisi periodik ketat, sedengkeun éléktron dina varying derajat diringkeskeun. Tangtu, kristal logam kabentuk beungkeut logam pisan husus ngaliwatan nu intina aya salaku pikeun misahkeun tina éléktron digeneralisasi. The éléktron awan hirup ku hukum bebas na, moal Mayar perhatian kana kabiasaan tina kisi kristal. The kristal nu nampilkeun beungkeut ionik jeung kovalén langkung tradisional, éléktron pakait leuwih raket jeung inti "maranéhanana". Tapi aya aranjeunna bébas mindahkeun antara titik tatangga ti dina gas atawa cair.

set sipat padet teu ukur unsur kimiawi nu aya di aranjeunna, tapi oge simetri susunan atom rélatif kana tiap lianna. Dina conto klasik ngeunaan struktur karbon dibangkitkeun grafit lemes, sarta séjén - bahan alam hardest - inten. Jadi naon jinis sambungan, jeung simétri sél Unit hartosna loba pikeun awak kaku. Sipat padet tur eta teh panyingkepan naon efek Mossbauer. alam na dipedar saperti kieu: sakabéh atom dina padet nu pakait.

quasiparticles koléktif

Ayeuna ngabayangkeun hiji kisi tilu diménsi sahingga badag. Pikeun model uyah paling merenah: Na sarta Cl anu lokasina di hucu tina batu, hiji sanggeus sejen. Lamun kumaha bae grab hiji atom tarik anjeunna pikeun megatkeun tempat habitual of kasaimbangan, berkat sambungan sahingga kaku, sanggeus eta ditarik atom tatangga. Itungan nembongkeun yén parobahan dina posisi inti boga sahanteuna wae dampak signifikan dina tatanggana tina urutan katilu. Ieu ngandung harti yén lamun nu "grab" natrium, ngiring ditarik sabudeureunana atom klorin, atom natrium handap anjeunna salah lapisan pangluarna klorin. Dampak ieu kamungkinan bisa diperpanjang dina sakabéh arah. Hal ieu biasana ngomong yén nu kaopat-urutan tatanggana perturbation anu negligible. Sanajan kitu, aranjeunna henteu enol.

Akibatna, upami kumaha bae "sambel" kristal kuat (e.g., ngirim anjeunna a laser atanapi éléktron beam), nu kisi kristal bakal "gelombang". gerakan koléktif misalna nalika loba atom tatangga di kristal nu sakaligus mindahkeun ngarasa, e.g., kaluhur atanapi kahandap, disebutna phonons. Sadia pikeun ngajelaskeun kumaha efek Mossbauer pikeun dummies, urang moal balik kana detil na ngan ngabejaan Anjeun yén phonons ieu kapanggih jeung kalakuanana partikel saperti dasar. Contona, énergi maranéhanana nyaéta quantized, maranéhna mibanda moméntum panjang gelombang jeung anu bisa berinteraksi kalayan tiap lianna. Ku kituna, phonons disebut quasiparticles koléktif. Jumlah na kualitas awak solid maranéhna dirumuskeun struktur nu aranjeunna lumangsung. Ngitung eta tiasa, nyaho ukuran, simétri sarta jenis atom sél Unit. Dina lumangsungna phonon ogé mangaruhan kana panjang sarta tipe beungkeut antara ion dina kisi kristal.

téori band

Kusabab solid summarizes sadayana éléktron na, jeung orbital (jeung ku kituna énergi maranéhanana) Ogé kudu digeneralisasi. Kahiji, urang kudu inget yén éléktron milik kelas ieu partikel disebut fermions. Fermi, Dirac na Pauli babarengan manggihan yén dina hiji kaayaan bisa aya dina sistem, ngan hiji partikel misalna. Mun urang balik deui ka conto uyah, unggal kristal, nu urang Sprinkle sup atawa daging, ngawengku jumlah luar biasa natrium jeung klorida ion. Na masing-masing sahijina boga angka nu sami éléktron, nu muterkeun dina orbit identik. Kumaha nu bisa jadi? A solid asalna kaluar tina kaayaan saperti kieu: énergi unggal éléktron ngorbit sabudeureun inti, saeutik béda ti sagala éléktron énérgi séjénna milik orbit sarua atom séjén. Ku sabab kitu eta diala: di kristal nu aya kadar énergi pisan loba nu beda unggal sejenna sahingga leutik pikeun ngabentuk aréa dikomprés. The perturbations nu ngenalkeun phonons leutik lantaran salah Bulan atom henteu pisan kuat. Kabéh nu perkara nyaeta gerak koléktif sakabéhna. Ku alatan éta, énergi phonon, sakumaha éta "leyur" di wewengkon énergi. Dumasar ieu sareng efek Mossbauer.

skala éléktromagnétik

Gerak partikel boga muatan anu dipirig ku hiji médan éléktromagnétik. Kanyataan ieu nyimpen, contona, sual naha salah planet jeung satelit mibanda aranjeunna, sedengkeun nu sejenna - henteu. gelombang éléktromagnétik bisa dibagi kana kelas nurutkeun frékuénsi maranéhanana sarta kituna énergi. Dua ciri anu interconnected sarta gumantung kana panjang gelombang. Naon éfék Mossbauer ngan sakeudeung, disadiakeun nu maca understands mana skala éléktromagnétik anu lokasina radiasi gamma. Ku kituna, buka nepi skala gelombang udara. Téoritis ngawatesan panjang gelombang maranéhanana - dimensi alam semesta. Sanajan kitu, énergi radiasi sapertos bakal jadi leutik nu mustahil pikeun ngadaptar. frékuénsi rada luhur di radiasi terahertz. Sanajan kitu, éta, sarta gelombang radio nu katalungtik dina kondisi pisan husus: inhibisi éléktron dina médan magnét, vibrations flexural polimér, gerak excitons dina padet. Leuwih jelas bagian hareup tina spéktrum éléktromagnétik - radiasi infra red. Ieu Mindahkeun énérgi dina bentuk panas. Énergi malah luhur lampu ditingali. Yen bagian tina spéktrum nu nilik panon manusa pisan leutik dibandingkeun sakabéh skala.

lampu beureum boga énérgi panghandapna, sarta wungu - pangluhurna. Dina sambungan ieu, mangka dipikawanoh paradoks: cai beuki tiis dituduhkeun di biru, anu energi leuwih luhur batan nu ti lampu beureum. Handap yén bagian ultraviolet tina skala éléktromagnétik geus boga frékuénsi sahingga tinggi mun tembus kana padet. Najan kanyataan yén jalma, kawas mahluk hirup lianna pangeusina urang, ulah ngarasa sinar ultraviolet, pentingna na keur fungsi ditangtoskeun organisme biologis mangrupakeun gede pisan. Sumber utama ulikan ultraviolet anu panonpoé. énergi nu leuwih luhur tur kamampuhan pikeun nembus loba zat boga X-ray. Sumber radiasi misalna teh deceleration éléktron dina widang éléktromagnétik. Éléktron tiasa duanana dijilid, i.e. milik atom sarta bébas. Alat médis nu sejen ku éléktron bébas. Tungtungna, anu toughest jeung paling pondok-gelombang nyaéta radiasi gamma.

Sinar-X sarta gamma

pangaruh Mossbauer sarta aplikasi na dina fisika jeung rékayasa perlu ngabedakeun antara sinar gamma jeung sinar-X. Ku tingkat énergi sarta, sasuai, panjang gelombang éta aranjeunna dina rentang pisan rupa tumpang tindihna. Hartina, aya hiji gamma jeung sinar-X mibanda panjang gelombang 5 picometres. métode béda pikeun persiapan maranéhanana. Salaku dipedar di luhur, X-radiasi lumangsung nalika deceleration éléktron. Leuwih ti éta, di sababaraha prosés (kaasup inti) disappears éléktron ti cangkang jero atom sahingga beurat, kayaning uranium. Sanajan kitu, éléktron séjén condong lumangsung Na. transisi misalna, sarta jadi sumber sinar-X. sinar gamma nu hasil tina intina transisi ti kaayaan gumbira luhur. Radiasi ieu pangabisa penetrating tinggi na ionizes atom nu dilibetkeun. Wherein nalika sinar gamma patubruk jeung inti atom, aya kedah janten kickback disebut. Sanajan kitu, dina prakna tétéla yén interaksi sinar gamma jeung inti atom milik awak kaku, dampak anu leungit. Ieu dipedar ku kanyataan yén énergi tambahan, sabab anu "smeared" ku pita éléktronik hablur, nyieun phonon a.

isotop

pangaruh Mossbauer sarta aplikasi na téh raket patalina jeung hiji kanyataan héran: fenomena nu teu meta dina sagala unsur kimia dina tabel periodik. Leuwih ti éta, éta signifikan ukur pikeun sababaraha zat isotop. Mun maca ieu dumadakan poho naon isotop ngelingan. Perlu dipikanyaho yén sagala atom ditangtukeun mangrupa listrik nétral. Ieu ngandung harti yén dina inti proton positif saloba dina cangkang éléktron. Sanajan kitu, inti ogé ngandung hiji neutron, partikel tanpa muatan. Lamun ngarobah angka dina intina, neutrality listrik teu dilanggar, tapi sipat atom rada robah. Sajaba ti éta, kajadian yén isotop heavier nyaeta radioaktif na nyaeta rawan buruk, bari urusan biasa téh rada stabil. Rada daptar elemen beton jeung isotop maranéhanana, nu dicirikeun ku pangaruh Mossbauer. Beungeut ⁵⁷ Fe, contona, umumna dipercaya ku fenomena ieu.

Pamakéan épék kuantum

pangalaman ngahasilkeun, nu dikonfirmasi ku hiji atawa hipotesa sejenna pakait jeung dunya mikroskopis, éta mindeng henteu gampang. Sajaba ti éta, mah can écés kauntungan naon bisa mawa pangaruh nu sami Mossbauer? Pamakéan eta kitu, cukup lega. Panalungtikan ngeunaan sipat kristalin bahan, amorf padet tur powders finely comminuted lumangsung, kaasup via fenomena kuantum ieu. data sapertos anu diperlukeun dina cukup jauh ti bagian praktekna (fisika teoritis), sarta dina disiplin lalaki caket pisan - kayaning ubar. Ku kituna, pangaruh Mossbauer sarta pamakéan na kudu dianggap salaku conto kapanggihna teoritis, nu brings loba kauntungan, sanajan dina kahirupan sapopoe.