Mossbauer epekto: ang epekto sa mga nadiskobrehan ug sa kahulogan niini

Ang artikulo pakigpulong mahitungod sa kon unsa ang Mossbauer epekto. gibutyag usab sa mga konsepto sama sa quantum nga lebel sa enerhiya sa usa ka atomo ug sa usa ka atomic sentro, lig-on ug kolektibong quasiparticle niini.

matematika makalingaw

Usa ka breakthrough sa physics nga nahitabo sa unang dekada sa sa ikakaluhaan ka siglo, ang mga siyentipiko nangutana seryoso nga kahibalo sa matematika. Daghang mga nadiskobrehan nga mipahawa, mao nga sa pagsulti, sa tumoy sa dagang: sa una sila gikalkulo sa teoriya ug unya nga makita diha sa buhat.

Kay sa panig-ingnan, sa paglungtad sa grabidad balud sa gipanagna sa Einstein sa 1910, ang mga makahimo sa pagmatuod sa experimentally lamang sa 2016. Ang gitapo nga sa duha ka neutron mga bitoon nga gibuhat pagtay-og luna nga ang terrestrial physics nadakpan ug natudlong pinaagi sa pag-abli sa panahon sa grabidad mga sukod sa siyensiya sa katawhan. Dili ikatingala nga grabidad nga gihisgotan dinhi: nga mao alang sa maong mga pagtuon mao ang Mossbauer bili epekto. Apan kini mao ang gawas kay sa pagmando sa. Kasagaran, teoriya ug mga experimenters pakusgon sa usag usa tikod, usa ka pagtuon nga gihatag sa pagsaka ngadto sa panginahanglan alang sa matematika nga paghulagway, ug maayong mga konklusyon mahimo ang pangagpas sa mga bag-o, nga wala pa makadawat dependencies. Mössbauer epekto mao ang usa sa maong mga butang katingalahan. Ang maong "kiliran" panghitabo mao ang Assumption, ug ang mga Max Planck nga gipahayag sa katapusan sa 1900. Kini miingon nga sa kalibutan sa mga electron ug atomic uyok, sa tanan nga mga natapok mahimo lamang magkalahi nga mga prinsipyo, nga mao quantized. Ug, sa iyang kaugalingon nga opinyon, kini mao lang ang usa ka matematika limbong, tikas, nga gihimo pagkalkulo mas sayon. Hangtud sa katapusan sa iyang kinabuhi siya nagtuo nga ang quantum, o sa labing gamay nga posible nga bahin sa, alang sa panig-ingnan, ang kahayag - lamang angay nga paagi sa paghulagway, dili nagadala ug usa ka seryoso nga pisikal nga diwa.

Ang quantum kalibutan

Apan, ang uban nga mga eskolar interesado sa usa ka igong nga paghulagway sa unsa ang nahitabo diha sa timbangan sa atomo, giisip sa mga potensyal sa maong usa ka konklusyon, ug gikuha kini alang sa gihatag nga ang tanan quantized. Ang mga electron sa palibot sa nucleus mahimo lamang sa pipila ka mga orbito nuclei sa ilang kaugalingon lamang adunay piho nga mga lebel sa enerhiya. Nagluksolukso therebetween, uyok makamugna gamma ray. Mossbauer epekto lantugi nga ang aksyon kinahanglan og usa ka matang sa pagbalik, apan kini wala mahitabo. Sa kinatibuk-an, ang tanan nga mga natapok nga naghulagway sa kinaiya sa nanoworld mga subject sa quantization - nga mao ang magkalahi. Apan ayaw kalimot nga ang momentum nga sa macrocosm gipahayag ingon nga ang mga produkto sa rate sa masa ngadto sa mga partikulo sa elementarya mao ang usa ka butang nga lahi, nga nagpasabot nga siya, usab, mao ang quantized. Aron nga report sa siyensiya diin ang Maks prisohan gikuha ang iyang nabantog nga pormula nga naglangkob sa bili sa h, o gamay nga epekto, giablihan sa usa ka bag-ong panahon. Kini mao ang panahon sa quantum physics. Mossbauer epekto, kahulogan, nga sa ulahi gihatag ngadto sa niini nga panghitabo, nahimong usa sa labing importante nga mga milestones sa siyensiya sa ikakaluhaan ka siglo.

Ang pagkadiskobre sa mga Mössbauer epekto

Sama sa atong namatikdan sa itaas, ang theoretical konklusyon miadto kamot sa kamot uban sa mga eksperimento. Pipila ka praktikal nga mga konklusyon napamatud-an sa mga tanom nga nakolekta sa literal "sa tuhod" ug gikan sa mga scrap nga mga materyales. Siyentipiko makahimo sa dili lamang ipakita ang pormula, apan usab pagsilyo sa sudlanan, giputol sa mga board sa pagtrabaho uban sa metal ug tigumon sa instalar. Siyempre, ang mga ulo sa mga laboratoryo lamang nagsumaryo sa mga resulta sa ilang mga ward. Apan, ang matag experimenter mao usab ang usa ka engineer, ingon sa mga lalang gidisenyo alang sa piho nga mga katuyoan, ug direkta sa proseso research. Ako dili gawas ug sa Mossbauer epekto. Pag-abli niini dili pagkuha sa dapit kon ang usa ka matig-a doctoral Rudolf Mossbauer wala mausab ang paagi sa pagsukod sa makapabugnaw yunit, sa baylo nga pagpainit niini, ingon nga gitambagan sa supervisor sa mga pagtuon.

lig-on nga

Ang teoriya, nga kita sa pagsulti sa mga magbabasa sa niini nga seksyon, kini daw tin-aw sa unang tan-aw. Apan, ingon nga maayo ang nailhan, sayon sa kanunay achieves talagsaon paningkamot. Ug busa kita karon makahimo sa pagsulti diha sa yano nga mga pulong unsa ang Mossbauer epekto alang sa dummies sa literal, sa makausa nagtrabaho sa tibuok laboratoryo.

Ubos sa lig-on nga sagad nagpasabot sa usa ka bahandi sa usa ka kristal nga estado. Ang uyok sa mga atomo sa niini nga kaso sa usa ka higpit nga matag kinuroskuros, samtang ang mga electron sa lainlaig degrees summarize. Siyempre, metal kristal nag-umol kaayo sa piho nga metallic bugkos nga pinaagi niini ang nucleus anaa nga ingon sa sa pagbulag gikan sa heneral nga electron. Ang electron panganod buhi pinaagi sa sa iyang independenteng balaod, dili pagbayad pagtagad ngadto sa kinaiya sa kristal kinuroskuros. Ang kristal nga pagpresentar sa dugang tradisyonal nga ionic ug covalent talikala, ang mga electron nga mas suod nga nakig-uban sa "ilang" uyok. Apan didto sila gawasnon sa paglihok tali sa silingang mga binurotan kay sa usa ka gas o liquid.

Solid set kabtangan dili lang sa mga kemikal nga mga elemento nga anaa kanila, kondili usab sa nindot nga porma sa kahikayan sa atomo paryente sa usag usa. Sa classic nga panig-ingnan sa usa ka carbon nga gambalay og humok nga graphite, ug ang uban nga mga - ang pinakalisud natural nga materyal nga - diamante. Busa unsa nga matang sa koneksyon, ug sa nindot nga porma sa yunit cell kahulogan sa usa ka daghan ngadto sa usa ka estriktong lawas. Ang mga kabtangan sa mga lig-on ug nga kini mao ang pagbutyag sa unsa ang Mossbauer epekto. Niini nga kinaiya mao ang gipatin-aw ingon sa mosunod: sa tanan nga mga atomo sa usa ka lig-on nga nalangkit.

kolektibo quasiparticles

Karon handurawa ang usa ka igo dako tulo-ka-dimensional kinuroskuros. Kay ang modelo nga labing angay nga asin: Na ug cl nahimutang sa mga noene sa mga cubes, ang usa human sa usa. Kon daw ilog sa usa ka atomo ug pagagub kaniya aron sa pagguba sa naandan nga dapit sa balanse, salamat sa usa ka igo estrikto nga koneksyon, human kini gibira sa mga kasikbit nga mga atomo. Kalkulasyon nagpakita nga ang kausaban sa posisyon sa kinauyokan adunay sa labing menos sa bisan unsa nga mahinungdanon nga epekto sa mga silingan sa ikatulong order. Kini nagpasabot nga kon ang mga "ilog" sodium, misunod gibira silingang klorin atomo, sodium atomo sa pagsunod kaniya sa usa ka kinatumyan layer sa klorin. Ang epekto niini mao ang lagmit nga miabot diha sa tanan nga mga direksyon. Kini sa kasagaran miingon nga ang ikaupat nga-order kabalisa mga silingan negligible. Apan, dili sila zero.

Busa, kon paagi "pagtuktok" kristal mas lig-on (pananglitan, sa pagpadala kaniya sa usa ka laser o electron pinutol nga kahoy), ang kristal kinuroskuros kabubut-on "balod". Ang maong collective kalihukan sa diha nga sa daghang mga silingang mga atomo sa kristal dungan pagbalhin mobati, pananglitan, sa o ngadto, nga gitawag phonons. Anaa sa paghulagway kon unsa ang Mossbauer epekto alang sa dummies, dili kita moadto ngadto sa mga detalye ug sa lang mosulti kaninyo nga ang mga phonons nakaplagan sa paggawi partikulo nga ingon sa elementarya. Pananglitan, ang ilang enerhiya mao ang quantized, sa pagpanag-iya sila sa wavelength kakusog ug makahimo sa makig-uban sa usag usa. Busa, ang mga phonons gitawag kolektibong quasiparticles. Ang ilang gidaghanon ug kalidad sa mga lig-on nga lawas gihatag ang usa ka gambalay nga ilang mahitabo. Kuwentahon kini mahimong, nga nasayud sa gidak-on, nindot nga porma ug mga matang sa mga atomo sa yunit cell. Sa panghitabo sa phonon usab makaapekto sa gitas-on ug sa matang sa mga talikala sa taliwala sa mga ion sa kristal kinuroskuros.

panon sa mga sundalo teoriya

Tungod kay ang lig-on nga sumada sa tanang mga electron niini, ug ang mga orbitals (ug busa ang ilang enerhiya) kinahanglan usab nga sa heneral nga. Una, kita kinahanglan gayud nga hinumduman nga ang mga electron iya sa niini nga klase sa mga partikulo nga gitawag fermions. Fermi, Dirac ug Pauli sa tingub nakita nga sa usa ka estado mahimong sa sistema sa, usa lang ka sa maong mga tipik. Kon mobalik kita sa panig-ingnan sa mga salts, ang matag kristal, nga isablig kita sabaw o karne, nga naglangkob sa usa ka talagsaon nga kantidad sa sodium ug sa chloride ion. Ug ang matag usa kanila adunay sama nga gidaghanon sa mga electron, nga tuyok sa susama orbito. Unsa nga paagi nga nga? Usa ka lig-on nga moabut gikan sa kahimtang nga ingon sa mosunod: sa enerhiya sa matag electron nagabiyo sa palibot sa nucleus, usa ka gamay nga lain-laing mga gikan sa bisan unsang uban nga mga electron sa enerhiya nga iya sa sama nga pagbiyo sa laing atomo. Mao kini nakuha: sa kristal anaa hilabihan sa daghan nga lebel sa enerhiya nga lahi gikan sa usag usa igo gamay sa pagporma sa usa ka tampoy dapit. Ang perturbations nga pagpaila sa phonons gamay tungod kay ang usa mga han-ay atomo dili kaayo lig-on. Ang tanan nga mga butang mao ang kolektibong motion ingon sa usa ka bug-os nga. Busa, ang phonon enerhiya, ingon nga kini maoy "dissolved" sa dapit sa enerhiya. Base sa niini ug sa Mossbauer epekto.

electromagnetic scale

Ang kalihukan sa gisugo partikulo nga giubanan sa usa ka electromagnetic uma. Kini nga kamatuoran nagabutang, alang sa panig-ingnan, sa pangutana kon nganong ang usa ka planeta ug mga satelayt sa pagpanag-iya kanila, samtang ang uban - dili. Electromagnetic mga balod mahimong nabahin ngadto sa mga klase sumala sa ilang frequency ug busa enerhiya. Kining duha ka mga kinaiya nga mga interconnected ug agad sa wavelength. Unsa ang Mossbauer epekto lamang sa mubo, nga gihatag nga ang magbabasa nakasabot diin electromagnetic scale nahimutang gamma radiation. Busa, abli sa mga kahanginan scale. Teoriya limitahan sa ilang mga wavelength - sukod uniberso. Apan, ang mga kusog sa maong radiation nga gamay kaayo nga imposible nga magparehistro. Gamay mas taas nga frequency sa terahertz radiation. Apan, kini mao ang, ug ang radyo balud nga obserbahan sa kaayo sa piho nga mga kahimtang: pagdili sa mga electron sa usa ka magnetic field, flexural vibrations sa mga polymers, ang kalihukan sa mga excitons sa lig-on nga. Dugang tin-aw nga sunod nga bahin sa electromagnetic kolor - ang infrared radiation. Kini magbalhin sa enerhiya sa porma sa kainit. Bisan mas taas nga enerhiya sa makita nga kahayag. Kana nga bahin sa kolor nga makita sa mata sa tawo mao ang kaayo sa gagmay kon itandi sa tibuok scale.

Pula nga kahayag sa labing ubos nga kusog, ug purpura - ang labing taas. Sa niini nga koneksyon, kini nailhan paradox: ang mas bugnaw nga tubig gipakita sa azul, kansang enerhiya mao ang mas taas kay sa pula nga kahayag. Human nga ang ultraviolet nga bahin sa electromagnetic scale na nga adunay usa ka igo ang gitas-frequency nga motuhop ngadto sa usa ka lig-on. Bisan pa sa kamatuoran nga ang mga tawo, sama sa ubang mga binuhat nga buhi sa atong planeta, wala makasabut ultraviolet kahayag, sa iyang kamahinungdanon alang sa husto nga ninglihok sa biological nga mga organismo mao ang dakong. Ang nag-unang tinubdan sa ultraviolet nga pagtuon mao ang adlaw. Mas taas nga enerhiya ug ang abilidad sa motuhop sa daghan nga mga butang adunay X-ray. Ang tinubdan sa maong radiation mao ang deceleration sa mga electron sa electromagnetic uma. Ang mga electron mahimong duha utlanan, pananglitan iya mga atomo ug free. Ang medikal nga mga lalang nga mga lalang sa libre nga electron. Sa katapusan, ang labing lisud nga ug ang labing mubo nga-tinabyog mao ang gamma radiation.

X-ray ug gamma

Mossbauer epekto ug paggamit niini sa pisika ug engineering kinahanglan sa pag-ila tali sa gamma ray ug X-ray. Pinaagi sa ang-ang sa enerhiya ug, subay niana, ang wavelength sila sa usa ka kaayo nga nagkalain-laing mga sapaw. Nga mao, adunay usa ka gamma ug X-ray sa usa ka wavelength sa 5 picometres. Iba-iba nga mga pamaagi alang sa ilang pagpangandam. Sama sa gipasabut sa ibabaw, ang X-radiation mahitabo sa diha nga ang deceleration sa mga electron. Dugang pa, sa pipila ka mga proseso (lakip na ang nukleyar) mahanaw electron gikan sa sulod nga kabhang igo bug-at nga atomo, sama sa uranium. Apan, sa uban nga mga electron tambong sa pagkuha sa iyang dapit. Ang maong mga kausaban, ug mahimo nga usa ka tinubdan sa X-ray. Gamma ray mao ang mga resulta sa nucleus pagbalhin gikan sa usa ka mas taas nga naghinam-hinam nga kahimtang. radiation Kini nga adunay usa ka hataas nga detalyado katakos ug ionizes mga atomo nga interact. Diin sa diha nga ang gamma ray makabangga sa uyok sa usa ka atomo, kinahanglan gayud nga adunay usa ka gitawag nga kickback. Apan, diha sa buhat kini mibalik nga sa interaction sa gamma kasilaw sa uyok sa usa ka atomo iya sa estrikto nga lawas, ang epekto ang nawala. Kini gipatin-aw sa kamatuoran nga dugang nga kusog, ingon nga kini "smeared" pinaagi sa electronic mga panon sa mga kristal, sa paghimo sa usa ka phonon.

isotopes

Mossbauer epekto ug paggamit niini pag-ayo nga may kalabutan sa usa ka makapatingala nga kamatuoran: ang panghitabo dili molihok sa tanan nga mga kemikal nga elemento sa matag lamesa. Dugang pa, kini mao ang mahinungdanon lamang alang sa pipila ka mga butang isotopes. Kon ang magbabasa kalit hikalimtan unsa isotopes Hinumdomi. Kini nailhan nga sa bisan unsa nga gihatag atomo mao kuryente neyutral. Kini nagpasabot nga sa uyok sa mga positibo nga proton ingon sa daghan nga ingon sa electron kabhang. Apan, ang kinauyokan usab naglakip sa usa ka neutron, tipik nga walay bayad. Kon mag-usab sa kamo ang gidaghanon sa uyok, electrical neyutralidad dili gilapas, apan ang mga kabtangan sa mga atomo nausab gamay. Dugang pa, kini mahitabo nga ang mas bug-at isotope mao ang radioactive ug ang prone sa pagkadunot, samtang ang ordinaryo nga butang mao na lig-on. Na sa usa ka listahan sa mga konkreto nga mga elemento ug sa ilang mga isotopes, nga gihulagway pinaagi sa Mossbauer epekto. Detection sa ⁵⁷ Fe, alang sa panig-ingnan, ang kinatibuk-gisaligan sa niini nga panghitabo.

Ang paggamit sa quantum epekto

Abot nga kasinatian, nga gipamatud-an pinaagi sa usa o sa uban nga mga pangagpas nga may kalabutan ngadto sa microscopic kalibutan, kini mao ang kanunay nga dili sayon. Dugang pa, kini mao ang dili klaro kon unsa ang mga kaayohan ang dad-on sa sama nga epekto Mossbauer? Ang paggamit niini, bisan pa niana, mao ang halapad nga igo. Imbestigasyon sa mga kabtangan sa kristal nga mga materyales, amorphous solido ug matahum nga mga comminuted mga pulvos nga mahumot mahitabo, lakip na pinaagi sa niini nga panghitabo quantum. Ang maong mga data nga gikinahanglan sa minatarong, sa maayohon layo nga gikan sa mga seksyon praktis (theoretical physics), ug sa kaayo nga suod nga tawo disiplina - sama sa medisina. Busa, ang Mossbauer epekto ug paggamit niini kinahanglan nga giisip ingon nga usa ka panig-ingnan sa theoretical nadiskobrehan, nga nagdala sa usa ka daghan sa mga benepisyo, bisan sa adlaw-adlaw nga kinabuhi.