Мессбауэр эффектісі

Мессбауэр эффектісі

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 жылы неміс физигі Р.Мессбауэр ашты. Оған осы еңбегі үшін Нобель сыйлығы 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 Мессбауэр эффектісінің ықтималдығы шұғыл кемиді. Ал температура төмендегенде Мессбауэр эффектісінің ықтималдығы артады. Әдетте Мессбауэр эффектісіін бақылау үшін g-сәулесін шығарушы және оны жұтушы денелердегі сұйық азот немесе сұйық гелий темп-расына дейін суытылған қондырғының (Дьюар ыдысының) ішіне орналастыру қажет. Өте төмен энергиядағы g-ауысулар үшін Мессбауэр эффектісіін Т~1000ӘС-қа дейін бақылауға болады (Мысалы, 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 температурасы) жоғары болған сайын Мессбауэр эффектісінің ықтималдығы артады. Мессбауэр эффектісінің ықтималдылығы мен оның температураға тәуелділігін өлшеу қатты денелердегі атомдардың өзара әсерлесуі мен оның кристалл торларындағы атомдарының тербелу ерекшеліктері туралы мәлімет алуға мүмкіндік туғызады. Мессбауэр эффектісіін пайдаланатын өлшеу тәсілдері өте жоғары талғамдарымен ерекшеленеді; себебі әрбір тәжірибеде резонанстық жұтылу тек ядроның бір ғана түрінде байқалады. Бұл жағдай ядроларында Мессбауэр эффектісі байқалатын атомдар қатты дене құрамына қоспа ретінде кіретін кезде Мессбауэр эффектісіін ұтымды түрде пайдалануға мүмкіндік береді. Мессбауэр эффектісі металдар мен шала өткізгіштердегі қоспа атомдардың электрондық күйлерін және ол атомдардың тербеліс ерекшеліктерін зерттеуге пайдаланылады. Мессбауэр эффектісі биологияда (мысалы, 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 Мессбауэр эффектісі 41 элементтің 73 изотопында байқалды. Олардың ішіндегі ең жеңілі 40К, ең ауыры 243Am элементтері.

Пайдаланылған Әдебиеттер

* Қазақ энциклопедиясы
* Эффект RК и его значение для точных измерений
* Эффект Мессбауэра