Ефект мессбауера

Відео: Лекція 263 Ефект. Комптона

Ефeкт Мессбaуера - фізичне явище резонансного поглинання гамма-випромінювання атомів в твердому тілі. Ефект названий на честь Рудольфа Мессбауера, який в 1957 розробив метод спостереження резонансного поглинання. Використовується для вивчення енергетичних рівнів атомного ядра.
Ядро ізольованого атома не поглинає гамма-кванти тієї ж енергії, що і передавач. Причина цього в тому, що при великій енергії фотона не можна нехтувати втратою енергії на віддачу ядра. Випромінюючи гамма-квант, ядро за законом збереження імпульсу має рухатися в протилежному напрямку. Поглинаючи гамма-квант, ядро вбирає в себе його імпульс і рухається в тому ж напрямку. В оптичному діапазоні енергія віддачі маленька, і атоми зазвичай поглинають на тій же частоті, що і випромінюють.
Втрата енергії на віддачу дорівнює



,

де E R - втрата енергії, E ? - енергія гамма-кванта, M - маса ядра, c - швидкість світла в порожнечі. Видно, що втрати назад-пропорційні масі ядра.
Ідея експерименту Мессбауера в тому, щоб використовувати тверде тіло замість ізольованого атома. У твердому тілі, наприклад, кристалі, завдяки квантовим явищам, рух атомів набуває колективного характеру. Енергія віддачі передається не окремим атомам, а коливань всього кристала - фононами. Як наслідок, маса, яка отримує віддачу, значно зростає, зменшуючи втрати енергії. Таким чином стає можливим поглинання ядром гамма-кванта, який утворився в результаті випромінювання ідентичного ядра.
Невелику різницю в енергіях, що залишається навіть при колективної віддачі, можна компенсувати завдяки ефекту Доплера, пересуваючи джерело і випромінювач один щодо одного з невеликою швидкістю. Мессбауерівські спектри зазвичай наводяться в залежності від цієї швидкості.
Мессбауерівська спектроскопія є одним з методів матеріалознавства, тонким інструментом, який дозволяє визначити хімічні характеристики оточення радіоактивних атомів. Найчастіше вона використовує ядра 57 Fe.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!