Мессбауэр эффектісі

04.12.2012 4818
Мессбауэр эффектісі (ядролық -резонанс) – қатты денедегі бір-бірімен байланысқан атом ядроларының -кванттарын шығаруы немесе жұтуы. Бұл құбылыс кезінде қатты дененің ішкі энергиясында өзгеріс болмайды (дене фонондар шығармайды және жұтпайды). Бұл эффектіні 1958 ж. неміс физигі Р.Мессбауэр ашты. Оған осы еңбегі үшін Нобель сыйл. берілді (1961). Ядро -квантын шығарғанда немесе жұтқанда осы ядроны қамтитын жүйе р=0/с-ге тең импульс алады (мұндағы 0 – берілген кванттық ауысуға сәйкес келетін – g-квантының энергиясы, с – жарық жылдамдығы) осы импульсті алған ядроның энергиясы D=p2/2М шамасына артады (мұндағы М ядроның массасы). Импульс алу нәтижесінде қозғалмайтын бос ядролардың шығару және жұту спектрлерінің аралығы 2D=02/Мс2-ге тең шамаға кеңейеді. Қатты денеде атомдардың әсерлесу энергиясы кристалл торларының тербеліс энергиясына ауысып, қосымша фонондар туғызады. Егер бір ядроға сәйкес келетін атомдардың әсерлесу энергиясы берілген кристалға тән фононның орташа энергиясынан аз болса, онда кез келген g-квантын жұту актісі кезінде фонондар туындамайды да кристалдың ішкі энергиясы өзгермейді. Кристалдың ішкі энергиясы көбейгенде ядролардың серпілуі кезіндегі фонондардың қозу ықтималдылығы шұғыл артып, керісінше М. э-нің ықтималдығы шұғыл кемиді. Ал темп-ра төмендегенде М. э-нің ықтималдығы артады. Әдетте М. э-ін бақылау үшін g-сәулесін шығарушы және оны жұтушы денелердегі сұйық азот немесе сұйық гелий темп-расына дейін суытылған қондырғының (Дьюар ыдысының) ішіне орналастыру қажет (суретті қ.). Өте төмен энергиядағы g-ауысулар үшін М. э-ін Т~1000ӘС-қа дейін бақылауға болады (Мыс., 57ұе ядросының g-ауысу энергиясы 0=14,4 кэВ, ал 119Sn ядросының g-ауысуы үшін 0=23,9 кэВ). Берілген кристалл үшін фонондардың өзіндік орташа энергиясы (кристалдың Дебай темп-расы) жоғары болған сайын М. э-нің ықтималдығы артады. М. э-нің ықтималдылығы мен оның темп-раға тәуелділігін өлшеу қатты денелердегі атомдардың өзара әсерлесуі мен оның кристалл торларындағы атомдарының тербелу ерекшеліктері туралы мәлімет алуға мүмкіндік туғызады. М. э-ін пайдаланатын өлшеу тәсілдері өте жоғары талғамдарымен ерекшеленеді; себебі әрбір тәжірибеде резонанстық жұтылу тек ядроның бір ғана түрінде байқалады. Бұл жағдай ядроларында М. э. байқалатын атомдар қатты дене құрамына қоспа ретінде кіретін кезде М. э-ін ұтымды түрде пайдалануға мүмкіндік береді. М. э. металдар мен шала өткізгіштердегі қоспа атомдардың электрондық күйлерін және ол атомдардың тербеліс ерекшеліктерін зерттеуге пайдаланылады. М. э. биологияда (мыс., гемоглобиннің электрондық құрылымын зерттеу), геологияда (табиғи шикізатты барлау және шұғыл талдау жасау), заттарды хим. талдау жасауда, денелердің жылдамдықтары мен тербелістерін өлшеуде қолданылады. Осы кезге дейін М.э. 41 элементтің 73 изотопында байқалды. Олардың ішіндегі ең жеңілі 40К, ең ауыры 243Am элементтері. Әдеб.: Мессбауэр Р., Эффект RК и его значение для точных измерений, в кн. Наука и человечество, М., 1962; Фрауэнфельдер Г., Эффект Мессбауэра, пер. с англ., М., 1964; Вертхейм Г., Эффект Мессбауэра, пер. с англ., М., 1966. ұ. Асанов

Мессбауэр эффектісі (ядролық -резонанс) – қатты денедегі бір-бірімен байланысқан атом ядроларының -кванттарын шығаруы немесе жұтуы. Бұл құбылыс кезінде қатты дененің ішкі энергиясында өзгеріс болмайды (дене фонондар шығармайды және жұтпайды). Бұл эффектіні 1958 ж. неміс физигі Р.Мессбауэр ашты. Оған осы еңбегі үшін Нобель сыйл. берілді (1961). Ядро -квантын шығарғанда немесе жұтқанда осы ядроны қамтитын жүйе р=0/с-ге тең импульс алады (мұндағы 0 – берілген кванттық ауысуға сәйкес келетін – g-квантының энергиясы, с – жарық жылдамдығы) осы импульсті алған ядроның энергиясы D=p2/2М шамасына артады (мұндағы М ядроның массасы). Импульс алу нәтижесінде қозғалмайтын бос ядролардың шығару және жұту спектрлерінің аралығы 2D=02/Мс2-ге тең шамаға кеңейеді. Қатты денеде атомдардың әсерлесу энергиясы кристалл торларының тербеліс энергиясына ауысып, қосымша фонондар туғызады. Егер бір ядроға сәйкес келетін атомдардың әсерлесу энергиясы берілген кристалға тән фононның орташа энергиясынан аз болса, онда кез келген g-квантын жұту актісі кезінде фонондар туындамайды да кристалдың ішкі энергиясы өзгермейді. Кристалдың ішкі энергиясы көбейгенде ядролардың серпілуі кезіндегі фонондардың қозу ықтималдылығы шұғыл артып, керісінше М. э-нің ықтималдығы шұғыл кемиді. Ал темп-ра төмендегенде М. э-нің ықтималдығы артады. Әдетте М. э-ін бақылау үшін g-сәулесін шығарушы және оны жұтушы денелердегі сұйық азот немесе сұйық гелий темп-расына дейін суытылған қондырғының (Дьюар ыдысының) ішіне орналастыру қажет (суретті қ.). Өте төмен энергиядағы g-ауысулар үшін М. э-ін Т~1000ӘС-қа дейін бақылауға болады (Мыс., 57ұе ядросының g-ауысу энергиясы 0=14,4 кэВ, ал 119Sn ядросының g-ауысуы үшін 0=23,9 кэВ). Берілген кристалл үшін фонондардың өзіндік орташа энергиясы (кристалдың Дебай темп-расы) жоғары болған сайын М. э-нің ықтималдығы артады. М. э-нің ықтималдылығы мен оның темп-раға тәуелділігін өлшеу қатты денелердегі атомдардың өзара әсерлесуі мен оның кристалл торларындағы атомдарының тербелу ерекшеліктері туралы мәлімет алуға мүмкіндік туғызады. М. э-ін пайдаланатын өлшеу тәсілдері өте жоғары талғамдарымен ерекшеленеді; себебі әрбір тәжірибеде резонанстық жұтылу тек ядроның бір ғана түрінде байқалады. Бұл жағдай ядроларында М. э. байқалатын атомдар қатты дене құрамына қоспа ретінде кіретін кезде М. э-ін ұтымды түрде пайдалануға мүмкіндік береді. М. э. металдар мен шала өткізгіштердегі қоспа атомдардың электрондық күйлерін және ол атомдардың тербеліс ерекшеліктерін зерттеуге пайдаланылады. М. э. биологияда (мыс., гемоглобиннің электрондық құрылымын зерттеу), геологияда (табиғи шикізатты барлау және шұғыл талдау жасау), заттарды хим. талдау жасауда, денелердің жылдамдықтары мен тербелістерін өлшеуде қолданылады. Осы кезге дейін М.э. 41 элементтің 73 изотопында байқалды. Олардың ішіндегі ең жеңілі 40К, ең ауыры 243Am элементтері.
Әдеб.: Мессбауэр Р., Эффект RК и его значение для точных измерений, в кн. Наука и человечество, М., 1962; Фрауэнфельдер Г., Эффект Мессбауэра, пер. с англ., М., 1964; Вертхейм Г., Эффект Мессбауэра, пер. с англ., М., 1966.
ұ. Асанов