ผลMössbauer: ผลของการค้นพบและความสำคัญของตน

พูดถึงบทความเกี่ยวกับสิ่งที่ผลMössbauer แนวคิดเปิดเผยนอกจากนี้เช่นระดับพลังงานควอนตัมในอะตอมและนิวเคลียสแข็งและ quasiparticle ส่วนรวมนั้น

สนุกคณิตศาสตร์

ความก้าวหน้าในทางฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ยี่สิบนักวิทยาศาสตร์เรียกร้องความรู้อย่างจริงจังในวิชาคณิตศาสตร์ การค้นพบหลายคนได้ถูกถอนออกเพื่อที่จะพูดบนปลายปากกา: เป็นครั้งแรกที่พวกเขาจะถูกคำนวณในทางทฤษฎีแล้วพบว่าในทางปฏิบัติ

ยกตัวอย่างเช่นการดำรงอยู่ของ คลื่นความโน้มถ่วง ตามคำทำนายของไอน์สไตในปี 1910 ก็สามารถที่จะยืนยันการทดลองเท่านั้นในปี 2016 การควบรวมกิจการของทั้งสองดาวนิวตรอนได้สร้างแรงสั่นสะเทือนพื้นที่ว่าฟิสิกส์บกจับและได้รับการแก้ไขโดยการเปิดยุคของการวัดแรงโน้มถ่วงในด้านวิทยาศาสตร์ของมนุษยชาติ แรงโน้มถ่วงไม่น่าแปลกใจที่กล่าวถึงที่นี่: คือสำหรับการศึกษาดังกล่าวเป็นค่าผลMössbauer แต่นี้เป็นข้อยกเว้นมากกว่ากฎ ส่วนใหญ่มักจะทฤษฎีและการทดลองขั้นตอนบนส้นเท้าของกันและกัน, การศึกษาหนึ่งที่ก่อให้เกิดความจำเป็นในการอธิบายทางคณิตศาสตร์ของตนและข้อสรุปที่ไม่พึงประสงค์จะกลายเป็นข้อสันนิษฐานของใหม่ยังไม่ได้รับการอ้างอิง ผลMössbauerเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ดังกล่าว ดังกล่าว "ด้าน" ปรากฏการณ์สมมติฐานและมักซ์พลังค์แสดงในตอนท้ายของปี 1900 มันบอกว่าในโลกของอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมปริมาณทั้งหมดสามารถใช้ค่าต่อเนื่องที่เป็นไท และในความคิดของตัวเองมันเป็นเพียงแค่การหลอกลวงทางคณิตศาสตร์ซึ่งทำให้การคำนวณง่ายขึ้น จนกว่าจะสิ้นสุดของชีวิตของเขาเขาเชื่อว่าควอนตัมหรือส่วนที่เล็กที่สุดของตัวอย่างเช่นแสง - เพียงวิธีการที่เหมาะสมที่จะอธิบายไม่ได้แบกความรู้สึกทางร่างกายอย่างรุนแรง

โลกควอนตัม

อย่างไรก็ตามนักวิชาการอื่น ๆ ที่สนใจในรายละเอียดที่เพียงพอของสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับของอะตอมพิจารณาศักยภาพของข้อสรุปดังกล่าวและเอามันให้ได้รับว่าทุกอย่างเป็นไท อิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสอาจจะเป็นเพียงในวงโคจรบางนิวเคลียสตัวเองสามารถมีได้เพียงระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจง กระโดดข้าม therebetween นิวเคลียสสร้างรังสีแกมมา ผลMössbauerระบุว่าการดำเนินการควรจะผลิตชนิดของผลตอบแทน แต่นี้ไม่ได้เกิดขึ้น โดยทั่วไปปริมาณทั้งหมดที่อธิบายพฤติกรรมของ nanoworld ที่อาจมีการควอน - นั่นคือไม่ต่อเนื่อง แต่อย่าลืมว่าโมเมนตัมที่ว่าในจักรวาลจะแสดงเป็นผลิตภัณฑ์ของอัตรามวลอนุภาคมูลฐานที่มีบางสิ่งบางอย่างที่แตกต่างกันซึ่งหมายความว่าเขาก็เป็นไท ดังนั้นรายงานว่าวิทยาศาสตร์ที่มัคส์แพลงค์มาสูตรที่มีชื่อเสียงของเขาที่มีค่าของ H หรือผลกระทบน้อยที่สุดเปิดศักราชใหม่ นี่คือยุค ของควอนตัมฟิสิกส์ ผลMössbauerตีความซึ่งต่อมาก็ได้รับการปรากฏการณ์นี้ได้กลายเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดของวิทยาศาสตร์ของศตวรรษที่ยี่สิบ

การค้นพบของผลMössbauer

ขณะที่เราได้ระบุไว้ข้างต้นสรุปทฤษฎีไปจับมือกับการทดลอง บางข้อสรุปในทางปฏิบัติได้รับการพิสูจน์ในพืชที่เก็บรวบรวมอย่างแท้จริง "บนเข่า" และออกจากเศษวัสดุ นักวิทยาศาสตร์ได้รับสามารถที่จะแสดงไม่เพียง แต่สูตร แต่ยังปิดผนึกขวดตัดคณะกรรมการที่จะทำงานร่วมกับโลหะและรวบรวมการติดตั้ง แน่นอนหัวของห้องปฏิบัติการเท่านั้นสรุปผลของหอผู้ป่วยของพวกเขา อย่างไรก็ตามแต่ละทดลองก็เป็นวิศวกรเป็นอุปกรณ์ที่มีการออกแบบเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะและโดยตรงในกระบวนการวิจัย ผมก็ไม่มีข้อยกเว้นและผลMössbauer เปิดมันจะไม่เกิดขึ้นถ้าเอกปากแข็งรูดอล์ฟมอสบอยออร์ไม่ได้เปลี่ยนวิธีการวัดหน่วยระบายความร้อนแทนการให้ความร้อนมันเป็นคำแนะนำจากผู้บังคับบัญชาของการศึกษา

ของแข็ง

ทฤษฎีซึ่งเราจะบอกผู้อ่านในส่วนนี้ดูเหมือนว่าชัดเจนได้อย่างรวดเร็วก่อน แต่เป็นที่รู้จักกันดีและง่ายต่อการประสบความสำเร็จในความพยายามเสมออย่างไม่น่าเชื่อ และเพื่อให้เราอยู่ในขณะนี้สามารถที่จะบอกในคำง่ายๆสิ่งที่ผลMössbauerสำหรับ Dummies อักษรเคยทำงานห้องปฏิบัติการทั้งหมด

ภายใต้ของแข็งมักจะหมายถึงสารที่อยู่ในสถานะที่เป็นผลึก นิวเคลียสของอะตอมในกรณีนี้ในรูปแบบตาข่ายเป็นระยะอย่างเข้มงวดขณะที่อิเล็กตรอนในองศาที่แตกต่างสรุป แน่นอนผลึกโลหะรูปแบบพันธบัตรโลหะที่เฉพาะเจาะจงมากผ่านที่นิวเคลียสอยู่ในฐานะที่จะแยกจากอิเล็กตรอนทั่วไป เมฆอิเล็กตรอนมีชีวิตอยู่ด้วยกฎหมายที่เป็นอิสระของตนไม่ได้ให้ความสนใจกับพฤติกรรมของตาข่ายคริสตัล ผลึกที่นำเสนอพันธบัตรไอออนิกและโควาเลนต์แบบดั้งเดิมมากขึ้นอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับนิวเคลียส "ของพวกเขา" แต่มีพวกเขามีอิสระที่จะย้ายไปมาระหว่างโหนดข้างเคียงกว่าในก๊าซหรือของเหลว

คุณสมบัติชุดแข็งไม่ได้เป็นเพียงองค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ในพวกเขา แต่ยังสมมาตรของการจัดเรียงอะตอมเมื่อเทียบกับคนอื่น ๆ ในตัวอย่างคลาสสิกของโครงสร้างคาร์บอนกราไฟท์สร้างนุ่มและอื่น ๆ - วัสดุธรรมชาติที่ยากที่สุด - เพชร ดังนั้นสิ่งที่ประเภทของการเชื่อมต่อและสมมาตรของหน่วยเซลล์หมายถึงจำนวนมากที่จะมีร่างกายที่แข็งแรง คุณสมบัติของของแข็งและมันก็เป็นสิ่งที่เปิดเผยผลMössbauer ธรรมชาติของมันจะมีการอธิบายดังนี้ทั้งหมดของอะตอมในของแข็งที่เกี่ยวข้อง

quasiparticles ส่วนรวม

ตอนนี้คิดที่มีขนาดใหญ่พอตาข่ายสามมิติ สำหรับรูปแบบเกลือที่เหมาะสมที่สุด: นาและ Cl ตั้งอยู่ในจุดของก้อนหนึ่งหลังจากที่อื่น ถ้าอย่างใดคว้าหนึ่งอะตอมและดึงเขาจะทำลายสถานที่นิสัยของความสมดุลขอบคุณกับการเชื่อมต่อแข็งพอหลังจากที่มันดึงอะตอมใกล้เคียง การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของแกนที่มีอย่างน้อย ๆ ส่งผลกระทบต่อประเทศเพื่อนบ้านของการสั่งซื้อที่สาม ซึ่งหมายความว่าหาก "คว้า" โซเดียมตามดึงเพื่อนบ้านอะตอมคลอรีนอะตอมโซเดียมต่อไปนี้เขาชั้นนอกสุดหนึ่งของคลอรีน ผลกระทบของการนี้มีแนวโน้มที่จะขยายในทุกทิศทาง มันมักจะกล่าวว่าที่สี่เพื่อเพื่อนบ้านก่อกวนเล็กน้อย แต่พวกเขาจะไม่เป็นศูนย์

ดังนั้นหากอย่างใด "เคาะ" คริสตัลแข็งแกร่ง (เช่นเพื่อส่งเขาเลเซอร์หรืออิเล็กตรอนคาน) ผลึกตาข่ายจะ "คลื่น" การเคลื่อนไหวของกลุ่มดังกล่าวเมื่ออะตอมใกล้เคียงจำนวนมากในคริสตัลพร้อมกันเปลี่ยนความรู้สึกเช่นขึ้นหรือลงที่เรียกว่าโฟนันส์ พร้อมที่จะอธิบายสิ่งที่ผลMössbauerสำหรับ Dummies เราจะไม่ไปลงรายละเอียดและเพียงแค่บอกคุณว่าโฟนันส์ก็พบว่าการปฏิบัติตนเป็นอนุภาคระดับประถมศึกษา ยกตัวอย่างเช่นพลังงานของพวกเขาเป็นไทพวกเขามีโมเมนตัมความยาวคลื่นและสามารถที่จะโต้ตอบกับแต่ละอื่น ๆ ดังนั้นโฟนันส์จะเรียกว่า quasiparticles ส่วนรวม จำนวนและคุณภาพของร่างกายที่แข็งแกร่งของพวกเขาจะได้รับโครงสร้างที่พวกเขาเกิดขึ้น คำนวณก็สามารถรู้ขนาดสมมาตรและประเภทของอะตอมของเซลล์หน่วย เกี่ยวกับการเกิดขึ้นของ phonon ยังส่งผลกระทบต่อความยาวและชนิดของพันธะระหว่างไอออนในผลึกตาข่าย

ทฤษฎีแถบ

ตั้งแต่ของแข็งสรุปอิเล็กตรอนทั้งหมดและ orbitals (และด้วยเหตุนี้พลังงานของพวกเขา) ก็ควรจะทั่วไป อันดับแรกเราต้องจำไว้ว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับของอนุภาคที่เรียกว่าเฟอร์มิออน แฟร์แรคและ Pauli ร่วมกันพบว่าในรัฐหนึ่งอาจจะอยู่ในระบบเพียงหนึ่งอนุภาคดังกล่าว ถ้าเรากลับไปตัวอย่างของเกลือแต่ละคริสตัลซึ่งเราโรยน้ำซุปหรือเนื้อสัตว์ที่ประกอบไปด้วยจำนวนเงินที่เหลือเชื่อของโซเดียมและคลอไรด์ไอออน และแต่ละคนมีหมายเลขเดียวกันของอิเล็กตรอนซึ่งหมุนบนวงโคจรเหมือนกัน วิธีการที่สามารถ? ของแข็งออกมาจากสถานการณ์ดังต่อไปนี้: การใช้พลังงานของอิเล็กตรอนแต่ละโคจรรอบนิวเคลียสเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่แตกต่างจากอิเล็กตรอนพลังงานอื่น ๆ ที่อยู่ในวงโคจรเดียวกันของอะตอมอื่น ดังนั้นมันจึงได้รับ: คริสตัลที่มีอยู่ในระดับพลังงานมากมากซึ่งแตกต่างจากคนอื่น ๆ ที่มีขนาดเล็กพอที่จะก่อให้เกิดพื้นที่การบีบอัด เยี่ยงอย่างที่แนะนำโฟนันส์ขนาดเล็กเพราะช่วงหนึ่งอะตอมจะไม่แข็งแรงมาก ทุกเรื่องที่เป็นการเคลื่อนไหวโดยรวมรวม ดังนั้นพลังงาน phonon ตามที่มันเป็น "ละลาย" ในพื้นที่ของพลังงาน จากนี้และผลMössbauer

ขนาดแม่เหล็กไฟฟ้า

ความเคลื่อนไหวของอนุภาคที่มีประจุจะมาพร้อมกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความจริงเรื่องนี้ทำให้ตัวอย่างเช่นคำถามที่ว่าทำไมหนึ่งดาวเคราะห์และดาวเทียมมีพวกเขาในขณะที่คนอื่น ๆ - ไม่ได้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นชั้นเรียนตามความถี่ของพวกเขาจึงพลังงาน ทั้งสองลักษณะที่จะเชื่อมโยงและขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น อะไรคือผลMössbauerสามารถเพียงสั้น ๆ โดยมีเงื่อนไขว่าผู้อ่านเข้าใจที่ขนาดแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งอยู่รังสีแกมมา ดังนั้นเปิดขนาดคลื่น ในทางทฤษฎี จำกัด ความยาวคลื่นของพวกเขา - มิติจักรวาล แต่พลังงานของรังสีดังกล่าวจะมีขนาดเล็กเพื่อที่ว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะลงทะเบียน ความถี่สูงขึ้นเล็กน้อยในการฉายรังสีเฮิร์ตซ์ แต่ก็เป็นและคลื่นวิทยุที่มีการตั้งข้อสังเกตในเงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงมาก: การยับยั้งของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กสั่นสะเทือนดัดของโพลิเมอร์, การเคลื่อนไหวของ excitons ในของแข็ง ส่วนถัดไปเพิ่มเติมที่ชัดเจนของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า - รังสีอินฟราเรด จะถ่ายโอนพลังงานในรูปของความร้อน พลังงานที่สูงขึ้นของแสงที่มองเห็น เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นความถี่ที่ตามนุษย์เห็นว่ามีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดทั้งหมด

แสงสีแดงที่มีพลังงานต่ำสุดและสีม่วง - สูงสุด ในการเชื่อมต่อนี้ก็เป็นที่รู้จักกันเส้นขนาน: น้ำเย็นมากขึ้นจะแสดงในสีฟ้าที่มีพลังงานสูงกว่าที่แสงสีแดง ต่อไปนี้ที่ส่วนอัลตราไวโอเลตจากขนาดแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วมีความถี่สูงพอที่จะเจาะเข้าไปในที่เป็นของแข็ง แม้จะมีความจริงที่ว่าคนเหมือนสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ บนโลกของเราไม่ได้รับรู้แสงอัลตราไวโอเลตความสำคัญของการทำงานที่เหมาะสมของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพเป็นอย่างมาก แหล่งที่มาหลักของการศึกษาอัลตราไวโอเลตเป็นดวงอาทิตย์ พลังงานที่สูงขึ้นและความสามารถในการดูดซึมสารหลายอย่างมี X-ray แหล่งที่มาของรังสีดังกล่าวคือการชะลอตัวของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ อิเล็กตรอนสามารถเป็นได้ทั้งที่ถูกผูกไว้กล่าวคือเป็นอะตอมและฟรี อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่เป็นอุปกรณ์โดยอิเล็กตรอนอิสระ สุดท้ายที่ยากที่สุดและมากที่สุดคลื่นสั้นเป็นรังสีแกมมา

รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา

ผลMössbauerและการประยุกต์ใช้ในทางฟิสิกส์และวิศวกรรมความต้องการที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตามระดับของพลังงานและตามที่ความยาวคลื่นพวกเขาอยู่ในช่วงกว้างมากของการทับซ้อน นั่นคือมีแกมมาและรังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่น 5 picometres วิธีการที่แตกต่างกันสำหรับการเตรียมการของพวกเขา ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น X-รังสี เกิดขึ้นเมื่อการชะลอตัวของอิเล็กตรอน นอกจากนี้ในกระบวนการบางอย่าง (รวมทั้งนิวเคลียร์) หายไปอิเล็กตรอนจากเปลือกอะตอมหนักพอสมควรเช่นยูเรเนียม อย่างไรก็ตามอิเล็กตรอนอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะใช้สถานที่ของเขา เปลี่ยนดังกล่าวและกลายเป็น แหล่งที่มาของ X-รังสี รังสีแกมมาเป็นผลมาจากนิวเคลียสเปลี่ยนจากสภาพคล่องที่สูงขึ้น รังสีนี้มีความสามารถในการเจาะสูงและแตกตัวของไอออนอะตอมซึ่งติดต่อ ประเด็นเมื่อรังสีแกมมาชนกับนิวเคลียสของอะตอมจะต้องมีสิ่งที่เรียกว่าสินบน แต่ในทางปฏิบัติมันกลับกลายเป็นว่าปฏิสัมพันธ์ของรังสีแกมมากับนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ในร่างกายแข็งผลกระทบจะหายไป นี้จะอธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่าพลังงานที่เพิ่มขึ้นในขณะที่มันเป็น "ป้าย" โดยวงดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ของคริสตัล, การสร้าง phonon

ไอโซโทป

ผลMössbauerและการประยุกต์ใช้ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความเป็นจริงที่น่าแปลกใจ: ปรากฏการณ์ไม่ได้ทำหน้าที่ในทุกองค์ประกอบทางเคมีของตารางธาตุ นอกจากนี้ยังมีความสำคัญเพียงบางไอโซโทปสาร หากผู้อ่านที่ถูกลืมทันใดนั้นสิ่งที่เรียกคืนไอโซโทป เป็นที่รู้จักกันว่าอะตอมใดก็ตามเป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าในนิวเคลียสของโปรตอนในเชิงบวกมากที่สุดเท่าที่ในเปลือกอิเล็กตรอน อย่างไรก็ตามหลักนอกจากนี้ยังมีนิวตรอนอนุภาคโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย ถ้าคุณเปลี่ยนหมายเลขในนิวเคลียสเป็นกลางไฟฟ้าจะไม่ได้ละเมิด แต่คุณสมบัติของอะตอมที่มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นว่าไอโซโทปที่หนักกว่าคือกัมมันตรังสีและมีแนวโน้มที่จะสลายตัวในขณะที่เรื่องธรรมดาค่อนข้างมีเสถียรภาพ ค่อนข้างรายการขององค์ประกอบที่เป็นรูปธรรมและไอโซโทปของพวกเขาซึ่งมีลักษณะโดยผลMössbauer การตรวจหา ⁵⁷ เฟตัวอย่างเช่นความไว้วางใจจากปรากฏการณ์นี้โดยทั่วไป

การใช้เอฟเฟ็ควอนตัม

ประสบการณ์การผลิตที่ได้รับการยืนยันโดยหนึ่งหรือสมมติฐานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโลกกล้องจุลทรรศน์ก็มักจะไม่ง่าย นอกจากนี้มันยังไม่ชัดเจนสิ่งที่เป็นประโยชน์สามารถนำผลเช่นเดียวกันMössbauer? การใช้งานของมัน แต่เป็นกว้างพอ การตรวจสอบคุณสมบัติของผลึก วัสดุอสัณฐาน ของแข็งและผงชิ้นเล็กละเอียดที่เกิดขึ้นรวมทั้งผ่านปรากฏการณ์ควอนตัมนี้ ข้อมูลดังกล่าวจะต้องเป็นธรรมในที่ห่างไกลจากส่วนการปฏิบัติ (ฟิสิกส์ทฤษฎี) และในสาขาวิชาที่คนใกล้ชิด - เช่นยา ดังนั้นผลMössbauerและการใช้งานควรได้รับการพิจารณาเป็นตัวอย่างของการค้นพบทฤษฎีที่นำประโยชน์มากแม้จะอยู่ในชีวิตประจำวัน