Введение
Рис. 1
Резонансное ядерное поглощение (ядерная резонансная флуоресценция), явление, которое долгое время не удавалось обнаружить. Затруднения связывали с эффектом отдачи, предполагая, что испущенный при ядерном распаде гамма-квант передаёт часть своего импульса как излучающему ядру, так и поглощающему. Из-за отдачи не удавалось наблюдать совмещение невозмущённых линий излучения и поглощения, они всегда расходились на величину, превышающую их ширины (рис.1). Доказательством справедливости такого подхода считалось применение доплеровского смещения частоты линий испускания с помощью быстрого сближения источника с приемником. Однако такие опыты создавали трудность при измерении малых изменений энергии, т.к. результаты опытов зависели от точности измерений скорости привода.
Первую ядерную резонансную флуоресценцию в статическом состоянии (при неподвижном источнике и поглотителе) удалось обнаружить Рудольфу Мёссбауэру. Снизив температуру источника и приемника, он тем самым попал без доплеровской подстройки на резонансную частоту поглощения гамма-квантов. Поскольку энергия при испускании и поглощении не уменьшалась и не рассеивалась, то объяснение данному явлению он нашел в том, что отдача в момент испускания и поглощения импульса отсутствует, а точнее – передается всему кристаллу. Поэтому и называется данный эффект без отдачи.
Все последователи настолько увлеклись тонкими измерениями, которые дает эффект Мёссбауэра, что уже не вникали в суть данного резонанса, и все как один в своих публикациях повторяли, что отдача при испускании и поглощении гамма-квантов передается всему кристаллу.
Проанализировав работы разных авторов, особенно с дисперсными системами, когда кристалл низведен до размеров наночастицы, я пришел к выводу, что отдача, как таковая, вообще отсутствует. Мало того, если существовала бы отдача, то мёссбауэрская спектроскопия тонкодисперсных материалов была бы не возможна из-за их малого веса. Энергия отдачи просто отбрасывала бы частицы в противоположную сторону, в результате эффект Мёссбауэра был бы не возможен.
Поэтому считаю, что принятое в теории заключение об отдаче импульса всему кристаллу, является не корректным.
Данная работа будет посвящена раскрытию данного явления.
Кроме того, в эффекте Мёссбауэра есть ряд ключевых вопросов, которые еще не имеют удовлетворительного объяснения в теории этого явления.
1. Почему отсутствует энергия отдачи при возникновении резонанса поглощения?
2. Почему происходит сужение спектральной линии по сравнению с естественной ее шириной?
3. Почему вообще возникает столь необычный резонанс?
4. За пределами эффекта Мёссбауэра.
Для ответа на поставленные вопросы потребуется небольшой экскурс в суть данного эффекта.
Жизнеописание
Образование
Немецкий физик Рудольф Людвиг Мёссбауэр родился в Мюнхене и был одним из двух детей и единственным сыном Людвига Мёссбауэра, фототехника, и Эрны (в девичестве Эрнст) Мёссбауэр. Получив начальное образование в местных школах, он поступил затем в гимназию в Мюнхен-Пазинг, которую закончил в 1948 г. Некоторое время М. работал в оптической фирме и несмотря на несомненный талант пианиста, Рудольф решил заниматься физикой, для чего поступил в Технический институт Мюнхена (сейчас — университет). В 1952 г. — стал бакалавром, в 1955 г. – магистром, а в 1958 г. – доктором. В течение академического 1953/54 г. работал преподавателем математики в том же университете.
Комментарии
Никола Тесла
физик, инженер, великий изобретатель
Альберт Эйнштейн
автор теории относительности, физик-теоретик
Галилео Галилей
великий ученый Возрождения, философ, математик, астроном, изобретатель
Яценко, Леонид Петрович
член-корреспондент Академии наук Украины, директор Института физики АН Украины
Войцех Ястшембовский
польский учёный-естествоиспытатель, изобретатель
Карл Гуте Янский
американский физик и радиоинженер, основоположник радиоастрономии
Янг Чжэньнин
китайский и американский физик
Лола Григорьевна Яковлева
российская, ранее советская, шахматистка, международный мастер ИКЧФ среди женщин
Метки
Адсорбция
Библия
Броуновское движение
Вращение Земли
Гравитационная постоянная
Гравитация
Граница Мохоровичича (Мохо)
Давление света
ЗЭТ
Закон Всемирного Тяготения
Землетрясение
Землетрясения
Земля
Ломоносов
Магнитные полюса
Масса
Планеты
Почему не падают облака
Смена магнитных полюсов
Солнце
Тепловой терминатор
Трансформатор Тесла
Тунгусский метеорит
Фотонно-квантовая гравитация
Эффект Мёссбаура
гравитон
детонация
зона электрических токов
крафон
магнитное поле Земли
молекулярно-кинетическая теория
постоянная гравитации
притяжение
серебристые облака
температура
теплота
теплота трение
термон
тяготение
фотон
электромагнитные волны
эффект гравитационного смещения
Ссылки[]
Шаблон:Портал физика
de:Mößbauer-Effekt
en:Mössbauer effect
fr:Effet Mössbauer
ja:メスバウアー効果
nl:Mössbauereffect
pl:Efekt Mößbauera
pt:Efeito Mössbauer
sr:Месбауеров ефекат
uk:Месбауера ефект
vi:Hiệu ứng Mossbauer
zh:穆斯堡尔效应
|
Выделить Эффект Мёссбауэра и найти в:
|
|
|
- Страница — краткая статья
- Страница 1 — энциклопедическая статья
- Разное — на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Эффект Мёссбауэра 1», чтобы сохранить ее
Мёссбауэровские изотопы
| H | He | |||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
| 40K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | 57Fe | Co | 61Ni 63Ni | Cu | 67Zn | Ga | 73Ge | As | Se | Br | 80Kr | |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | 99Tc | 99Ru 101Ru | Rh | Pd | 107Ag 109Ag | Cd | In | 117Sn 119Sn | 121Sb | 125Te | 127I 129I | 129Xe 131Xe | |
| 133Cs | 133Ba | * | 176Hf 177Hf 178Hf 180Hf | 181Ta | 180W 181W 182W 183W 184W 186W | 187Re | 186Os 188Os 189Os 190Os | 191Ir 193Ir | 195Pt 196Pt | 197Au | 199Hg 201Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
| * | 139La | Ce | 141Pr | 145Nd | 145Pm 147Pm | 147Sm 149Sm 151Sm 152Sm 153Sm 154Sm | 151Eu 153Eu | 154Gd 155Gd 156Gd 157Gd 158Gd 160Gd | 159Tb | 160Dy 161Dy 162Dy 164Dy | 165Ho | 164Er 166Er 167Er 168Er 170Er | 169Tm | 170Yb 171Yb 172Yb 173Yb 174Yb 176Yb | 175Lu | |||
| ** | Ac | 232Th | 231Pa | 234U 236U 238U | 237Np | 239Pu 240Pu | 243Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
Отдача и возбужденное состояние атома
Рис. 2
Что такое возбужденное состояние атома и что оно означает на энергетическом уровне? В квантовых системах характеризуется избыточной, по сравнению с основным состоянием, энергией. Когда атом того или иного вещества получает квант энергии, в этом случае говорят, что он его поглощает и переходит в возбужденное состояние. Данное состояние атома неустойчиво, поэтому он стремится вернуться в основное, наинизшее энергетическое состояние.
Отдаленно-приближенную модель можно представить механическим сжатием пружины (рис.2). Пружина сжата (состояние 1), а это означает, что она приобрела дополнительную энергию. Данная пружина не может находиться сколь угодно долго в этом состоянии, когда снята возмущающая сила (энергия), и она разжимается в соответствии со своим временем, определенным ее механическими свойствами (состояние 2). В момент разжатия, вследствие ее инерционности, пружина дергает платформу, на которой она была закреплена в данный момент. В результате платформа получает механический импульс (p) перемещения по направлению распрямления пружины.
Что-то подобное происходит с атомным ядром. Когда возбужденный атом испускает квант энергии, то этим же квантом получает механический импульс pp в направлении вектора гамма-кванта.
Ep – энергия фотона, с – скорость света, h – постоянная Планка, v– частота излучения, mp – масса фотона.
По существу, излучение уносит момент количества движения.
Фотон гамма-кванта в момент распада увлекает за собой атом вещества, как взведенная пружина увлекает за собой платформу. Поскольку атом химически связан в решетке и имеет большую массу, чем отлетающий фотон, то он получает импульс колебания (придачи) в направлении полета фотона.
Этот же фотон, попав в поле другого атома (мишени), дергает его на себя; атом получает импульс смещения навстречу фотону (рис 2. состояние 3). Данный атом переходит в возбужденное состояние.
В энергетических процессах нет трения, поэтому энергия передается без потерь, она переизлучается на одинаковых частотах.
Энергия излучения всегда равна энергии поглощения без потерь.
Ei = Ep
В идентичных атомах должен всегда наблюдаться резонанс поглощения, но при высоких температурах передача энергии между атомами внутри веществ вызывает их спонтанное колебание за счет импульсов от испускания фононов. Эти колебания накладываются на ядерное излучение, в результате энергии для резонансного перехода не хватает, часть ее выделяется в виде теплоты. Поэтому, в квантово-механических переходах отдачи нет, а есть придача. Что, в общем, не нарушает закон сохранения энергии.
Закрепим вышесказанное с помощью дисперсных систем и эффекта Мёссбауэра, читаем далее…
Вперед
Автор интерпретирует их не как квази частицы, а как крафоны (красные фотоны), красные спутники.
Архивы
АрхивыВыберите месяц Июль 2023 Апрель 2021 Август 2019 Июль 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Декабрь 2018 Ноябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Декабрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Апрель 2017 Март 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Март 2016 Февраль 2016 Январь 2016 Декабрь 2015 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Март 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Август 2013 Май 2013 Апрель 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Декабрь 2012 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012
Научное сотрудничество
Мёссбауэр рассматривал науку, как возможность объединения людей всего мира, он был открыт к международному сотрудничеству. Рудольф поддерживал связь как с учёными из США, так и с советскими учёными. Глубокие научные связи в Советском Союзе возникли в 1970-е годы, когда группа советских ученых пригласила американских профессоров к сотрудничеству. Поскольку в разгаре была холодная война, то никто из заметных американских ученых не принял приглашения. Мёссбауэр, будучи профессором Калифорнийского технологического института, согласился и провел переговоры в Москве. Так возникло продолжительное сотрудничество с Институтом химической физики (профессор Виталий Гольданский) и с Курчатовским институтом (профессор Юрий Каган). Регулярные совместные семинары попеременно проходили в СССР и в Германии. В 1982 году Мёссбауэр стал иностранным членом АН СССР.
Первый совместный семинар прошёл в Москве в 1975 году. В 1977 году один из семинаров проходил в Ереване. За неделю до семинара Мёссбауэр был приглашен в Иран. После изучения карты он решил, что легко доберётся поездом из Тегерана в Ереван, не понимая, что в реальности поезд остановится где-то в пустыне между двумя городами, что потом и произошло. Немецкая делегация пережила два тревожных дня не имея сведений о пропавшем главе делегации.
«Вторичный эффект Мёссбауэра»
В 1965 Рудольф вернулся в Мюнхен, на должность профессора в TUM, где его заинтересовала нейтринная физика. Немецкое правительство за это возвращение заплатило внушительную цену — было построено новое здание и возможность приглашения 10 профессоров. Самое главное М. было позволено организовать в новой лаборатории научный процесс по-американскому образцу — отказавшись от классического немецкого бюрократизма. Возвращение выдающего ученого произвело впечатляющий эффект на развитие физики в Германии. Ряд ученых немецкого происхождения вслед за Мёссбауэром вернулись в Германию. Это возвращение впоследствии в шутку назвали «вторичным эффектом Мёссбауэра».
Открытие эффекта и его значение
Предыстория
Около 1852 года Дж. Г. Стокс впервые наблюдал флуоресценцию — поглощение флюоритом падающего света с последующим испусканием света поглотителем. Впоследствии аналогичные исследования проводились с различными материалами.
В 1900 году П. Виллар обнаружил гамма-лучи — испускаемое радием монохроматическое электромагнитное излучение с высокой энергией фотонов.
В 1904 году Р. Вуд продемонстрировал резонансную оптическую флуоресценцию, которая характеризуется испусканием поглощённой световой энергии в виде излучения той же частоты. Особенно широко известна именно исследованная им резонансная флуоресценция жёлтого дублета натрия.
Ожидание
В 1929 году В. Кун предположил возможность и осуществил попытку наблюдения резонансного поглощения гамма-лучей как аналога оптической флуоресценции в ядерной физике. Попытки обнаружения резонансного поглощения гамма-квантов в опытах с неподвижными источником и поглотителем излучения не увенчались успехом. Однако работа Куна ценна тем, что в ней этот швейцарский физикохимик постарался проанализировать причины своей неудачи, выделив три основных источника ослабления поглощения:
- тепловое уширение изначально узкой линии ядерного перехода;
- дополнительное уширение в связи с возможной отдачей при испускании β-частиц;
Кун здесь, правда, рассматривал только смещение и уширение линии испускания, не обращая внимания на эффект Доплера и отдачу ядра при поглощении гамма-фотона.
Обнаружение
В 1950—1951 годах британский физик Ф. Б. Мун опубликовал статью, в которой впервые описывал экспериментальное наблюдение эффекта. Идея эксперимента заключалась в том, чтобы разместить источник гамма-излучения 198Au на ультрацентрифуге, тем самым обеспечивая компенсацию энергии отдачи доплеровским смещением спектральной линии. Считая наблюдаемый эффект резонансным ядерным рассеянием гамма-квантов, он описал резонансную ядерную флуоресценцию.
Примерно в это же время шведский учёный К. Мальмфурс исследовал поглощение гамма-квантов в той же комбинации 198Au и 198Hg, пытаясь добиться увеличения поглощения за счёт теплового уширения линий нагреванием золота в пламени паяльной лампы. Действительно, количество отсчётов немного возросло, и Мальмфурс сообщил в своей статье[где?], что
Обоснование
В 1953 году профессор Мюнхенского технического университета Г. Майер-Лейбниц назначил своему студенту-дипломнику Рудольфу Мёссбауэру тему магистерской диссертационной работы: продолжение исследований температурно-зависимого поглощения гамма-излучения, начатых Мальмфурсом с использованием 191Os и, в качестве дополнительной задачи, определение в то время не известной величины энергии бета-распада осмия-191. После защиты Мёссбауэром магистерской диссертации Майер-Лейбниц предложил ему продолжить работу по этой теме, готовя диссертацию доктора философии (PhD) в Гейдельбергском Институте медицинских исследований Общества Макса Планка. Несмотря на настойчивые указания научного руководителя следовать методу Мальмфурса и искать перекрытия линий испускания и поглощения в области высоких температур, Мёссбауэр проявил самостоятельность, рассчитав, что удобнее, напротив, сконструировать криостат для охлаждения образцов до температуры жидкого азота. При этом он ожидал наблюдать такую температурную зависимость поглощения, при которой перекрытие линий становится слабее, а скорость счёта гамма-квантов прошедшего через поглотитель излучения должна возрастать. Получив обратный результат, то есть усиление резонансной ядерной гамма-флуоресценции, он преодолел чрезмерный скепсис и тщательно обдумал результат. В результате Мёссбауэр понял, что использовавшаяся полуклассическая концепция излучающих и поглощающих ядер как свободных частиц для твёрдых тел не подходит: в кристаллах атомы сильно связаны друг с другом и характеризуются существенно квантовым поведением.
Признание
В 1961 году за открытие и теоретическое обоснование явления ядерного гамма-резонанса Р. Л. Мёссбауэру была присуждена Нобелевская премия по физике (совместно с Р. Хофштадтером, получившим премию за свои исследования рассеяния электронов на ядрах) с формулировкой: For his researches concerning the resonance absorption of gamma radiation and his discovery in this connection of the effect which bears his name («За его исследования, относящиеся к резонансному поглощению гамма-излучения, и его открытие в этой связи эффекта, который носит его имя»).
полная биография:
Окончил гимназию в Мюнхен-Пазинг в 1948. Проработав около года в промышленной лаборатории, он начал читать лекции в Высшей технической школе Мюнхена в 1949 и сдал экзамены на учёную степень в 1952. В 1953—1954 работал над промежуточной (англ. intermediate, по-русски — кандидатской) диссертацией в лаборатории прикладной физики в Мюнхенском техническом университете (TUM) и работал ассистентом лектора в математическом институте того же университета.
В 1955—1957 работал над докторской диссертацией и проводил исследования на физическом отделении Медицинского исследовательского института им. Макса Планка в Гейдельберге, где впервые наблюдал явление резонансного поглощения γ-лучей без отдачи — ядерный гамма-резонанс. В январе 1958 в Мюнхенском техническом университете под руководством профессора Хайнца Майера-Лейбница он защитил докторскую диссертацию.
В том же году, снова в Медицинском исследовательском институте им. Макса Планка ему удалось получить прямое экспериментальное подтверждение ядерного резонансного поглощения γ-лучей без отдачи. Проработав научным сотрудником в TUM в 1959, он принял приглашение Ричарда Фейнмана продолжить исследования поглощения γ-лучей в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) в Пасадене(США) в качестве научного сотрудника, а затем старшего научного сотрудника. В 1961 Мёссбауэр получил должность профессора физики в Калифорнийском технологическом институте.
С 1965 работал на должности профессора (full professor) в TUM, где его интересом завладела область нейтринной физики. В1972—1977 занимал должность директора гренобльского института им. Макса фон Лауэ и Поля Ланжевена (ILL) и международного реактора с высокой мощностью потока частиц (англ. High-Flux Reactor). В 1977 вернулся в Мюнхен, где обнаружил, что проведенная им реорганизация научных кадров была отменена. Продолжил работать над «загадкой нейтрино», в том числе принимая участие в некоторых экспериментах по обнаружению нейтринных осцилляций в Гёсгене и экспериментах по изучениюсолнечных нейтрино (gallex) в подземной лаборатории Гран Сассо в Италии. Этим направлением Мёссбауэр оказался увлечён настолько, что продолжал работать над ним в свободное время, будучи в отставке с 1997 года.
