Mössbauer efektua: aurkikuntza eta bere esangura efektua

buruz zer Mössbauer efektua artikulu hitzaldiak. Era kontuetarako hala nola energia kuantikoa atomo batean maila eta nukleo atomiko bat, sendo eta quasiparticle kolektiboa bertan kontzeptu.

Matematika fun

fisika aurrerapauso hori XX mendearen lehen hamarkadan gertatu, zientzialari ezagutza larriak eskatzen matematika. Aurkikuntza asko kendu egin dira, nolabait esateko, luma punta on: hasiera batean teorikoki kalkulatu ziren, eta gero praktikan aurkitu.

Adibidez, existentzia olatuak grabitazio Einsteinek iragarri 1910, esperimentalki berresteko bakarra 2016an izan zuten. bi neutroi izar fusioa dardarak espazio lurreko fisika harrapatu eta konpondu grabitazio neurketa aro irekiz gizateriaren zientzia ek sortu du. hemen aipatu Ez da harritzekoa grabitatearen: hots ikasketak halako du Mössbauer efektua balioa da. Baina hori salbuespena baino gehiago, araua da. Gehienetan, teorialarien eta esperimentatzaileek elkarren takoi zapaldu, ikerketa bat ekarri zuen bere azalpena matematiko beharra, eta kontrako ondorioa, oraindik jaso mendekotasun berriak hipotesi bihurtzen da. Mössbauer efektua fenomeno, hala nola izan zen. Horrelako "albo" fenomeno hipotesi da eta Max Planck 1900 bukaeran adierazten da. elektroi eta nukleo atomiko munduan, kantitate guztiak balio diskretuak bakarrik hartu ahal izango du, hau da kuantizatuak esan du. Eta, bere ustez propioan, trikimailu matematiko bat besterik ez da, eta horrek errazago kalkulatzeko egin zen. egokia modu bakarra, deskribatzeko ez zentzu fisiko larria egitea - bere bizitzaren amaiera arte hori kuantikoa, edo ahalik eta zati txikiena, adibidez, argi uste zuen.

Mundu kuantikoa

Hala ere, zer da atomo-eskalan gertatzen azalpen egoki bat interesa beste jakintsu, esaterako, ondorio baten potentziala kontuan, eta emandako dena da kuantizatuak hartu zuen. nukleoaren inguruan elektroiak bakarrik egon daitezke zenbait orbitak nukleoen beraiek energia-maila zehatz bakarra izan dezake. therebetween saltatzen, nukleoak sortzen gamma izpiak. Mössbauer efektua argudiatzen ekintza itzulera moduko bat ekoizteko behar, baina hori ez da gertatuko. Oro har, nanoworld portaera deskribatzen duten kopuru guztiak dira kuantizazio menpe - dela diskretuak. Baina ez ahaztu momentu hartan macrocosm batean masa-tasa oinarrizko partikula produktu gisa adierazten da: zerbait funtsean ezberdina da, eta horrek esan nahi zuen ere, kuantizatuak da. Beraz, zientzia-txosten hori bertan Maks Plank eratorritako haren formula ospetsua h, edo gutxieneko eragina balioa dauka, aro berri bat ireki. Hau aro zen fisika kuantikoaren. Mössbauer efektua, interpretazioa, geroago fenomeno hori eman, izan XX mendeko zientziaren mugarri garrantzitsuenetako bat bihurtu da.

Mössbauer efektua aurkikuntza

Aldez aurretik aipatu dugun bezala, ondorio teoriko joan eskutik esperimentu batera. landareetan frogatu ondorio praktikoak batzuk bildu literalki "belaun gainean" eta txatarra materialak daudelarik. Zientzialariek ez bakarrik bistaratuko formula, baina baita zigilatu matrazea, moztu taula metal lan egiteko eta instalazioa bildu ahal izan dituzte. Jakina, laborategietan burua beren wards emaitzak bakarrik laburbiltzen. Hala ere, esperimentalista bakoitza ere izan zen ingeniari bat, gailuak dira, helburu zehatzak diseinatu gisa, eta zuzenean ikerketa prozesuan. nengoen salbuespena eta Mössbauer efektua. irekitzen ez luke ospatuko stubborn doktorego a Rudolf Mössbauer ez aldatu hozte unitatea neurketa, ordez berotzeko metodoa, ikasketak ikuskatzaile aholkatu gisa.

solidoa

Teoria, zein irakurleek esango dugu atal honetan, hasiera batean argi dirudi. Hala ere, jakina da gisa, erraza beti sinestezina ahaleginak lortzen. Eta, beraz, orain arte zer Mössbauer Dummies eragina literalki, behin lan egin laborategi osoan hitz simple esango gai gara.

solidoa azpian normalean kristalinoa estatu batean substantzia bat ekarri. Kasu honetan atomo nukleoak osatzen aldizkako sare zorrotza, maila desberdinetan elektroiak laburbildu berriz. Jakina, metal kristalak eratzen oso zehatz metalikoa fidantza horren bidez nukleoa existitzen den elektroi orokortua urrun gisa. elektroi-hodei bere lege independente moduan bizi da, ez arreta kristal sare portaera da. ionikoak eta kobalenteak gehiago tradizionala aurkeztuko bertan Kristalak, elektroiak estuago batekin "euren" nukleo lotutako. Baina badira doako gas edo likido baino aldameneko nodoen artean mugituko dira.

Solid multzo propietate bakarra den horietako batean daude elementu kimiko, baita atomo Elkarri dagokien antolamendua simetria. material natural gogorrena - - diamantea karbono egitura baten adibide klasiko batean grafito biguna, eta bestea sortzen. Beraz, zer motako konexioa, eta simetria unitatea zelula baten esan gorputz zurrun baten asko. solidoa propietate eta zer Mössbauer efektua dibulgazioa da. sendo bat atomo guztien erlazionatuta daude: Bere izaera honela azaltzen da.

quasiparticles kolektiboa

Orain imajinatu behar bezain handiak hiru dimentsioko sare bat. eredu gatza egokiena For: Na eta Cl dira Kubo, bata bestearen atzetik erpinak dago. nolabait har atomo bat bada eta tira zion oreka ordez ohiko hausteko, eskerrik konexio nahikoa zurrun bat, inguruko atomo bota ondoren. Kalkuluak erakutsi core posizioa aldaketa hori hirugarren ordena bizilagunek on behintzat inolako eragin handia dauka. Horrek esan nahi bada "har" sodio, jarraian bota auzoko kloro atomo, sodio atomo zion honako kloro geruza outermost bat. horren eragina litekeena norabide guztietan zabaldu egingo da. Ohi da esan duenez, laugarren mailako asaldura bizilagunak txikiak dira. Hala ere, ez dira zero.

Ondorioz, nolabait bada "dionean" kristal indartsuagoa (adibidez, bidali zion laser edo elektroi sortaren a), kristal sare borondatea "uhinak". Horrelako mugimendu kolektiboa denean aldameneko askok kristala atomo aldi berean mugitzeko sentitzen, adibidez, gora edo behera, deitu phonons. Eskura zer Mössbauer Dummies efektua, ezin izango dugu xehetasun sartu eta besterik esango dizu phonons dela aurkitu zen oinarrizko partikulak portaera deskribatzeko. Adibidez, beren energia kuantizatua dago, uhin-luzera momentu edukitzeko dute eta elkarren artean elkarreragin gai dira. Horrela, phonons deitzen dira quasiparticles kolektiboa. Haien kopurua eta gorputz solidoen kalitate bertan gertatzen dira egitura bat ematen da. Kalkulatu izan daiteke, tamaina, simetria eta mota unitatea zelula atomoz jakitea. aKode agerraldia On ere eragina luzera eta mota kristal sare batean ioien arteko bonuak.

banda teoria

solidoa laburbiltzen bere elektroi guztiak, eta orbital geroztik (eta, beraz, beren energia), halaber, orokortu behar da. Lehenik eta behin, gogoratu behar dugu elektroiak partikula mota honen fermioiak deitzen dira. Fermi, Dirac eta Pauli elkarrekin aurkitu duten egoera batean daiteke sisteman izango da, besteak beste, partikula bakarra. itzuliko bada gatz adibide dugu, kristal bakoitzean, zopa edo haragi bota genuen, sodio eta kloruro ioiak zenbatekoa sinestezina osatua. Eta horietako bakoitzak elektroi orbita berdin-biratzeko bertan kopuru bera du. Nola egin dezaket hori? sendo bat egoera ateratzen honela: elektroi bakoitzaren nukleoan, beste atomo orbitan bereko beste edozein energia elektroi zertxobait desberdina inguruan orbitan energia. Horrela lortzen da: kristal existitzen oso askoz energia mailak elkarri nahikoa txiki datoz bertan konprimituta area bat osatzeko. sartzen dutena phonons txiki bat delako atomo areak Perturbazio ez dira oso indartsuak. Axola osotasunean motion kolektiboa da. Beraz, aKode energia, nolabait esateko "disolbatu" energiaren eremuan. Oinarritutako hau eta Mössbauer efektua orrian.

eskala elektromagnetikoak

kargatutako partikulak mugimendua da eremu elektromagnetikoak batek lagunduta. Izan ere, hau jartzen, adibidez, zergatik planeta bat eta sateliteak jabe horiek auzia, berriz, beste batzuk - ez. uhin elektromagnetikoak egon klaseak banatzen daiteke haien maiztasuna eta, beraz, energia arabera. Bi ezaugarri horiek elkarrekin lotuak dira eta uhin araberakoa izango da. Zer Mössbauer efektua da bakarrik ikus laburki, betiere irakurleak ulertzen non eskala elektromagnetikoak dago gamma erradiazio. Beraz, ireki eta uhinen eskala. Teorian mugatu euren uhin luzera - dimentsio unibertsoan. Hala ere, erradiazio horien energia hain txikia ezinezkoa erregistratu dela izango litzateke. maiztasuna zertxobait handiagoa Erradiazioaren da. Hala ere, ez da, eta irrati-uhinak oso baldintza zehatzetan betetzen badira: elektroiak inhibizioa eremu magnetiko batean, flexural polimeroen dardarak, sendo batean excitons mugimendua. Hurrengo espektro elektromagnetikoaren zati argiagoa - erradiazio infragorria. energia transferitzen da bero-eran. argi ikusgai energia eta gorago. espektro giza begia ikusten dituen zati hori oso txikia da aldean eskala osoa egiteko.

Red argia energia txikiena, eta morea ditu - altuena. Zentzu horretan, jakina da, paradoxa: ur gehiago hotza da urdinez adierazitako, zeinen energia argi gorria baino handiagoa da. Honako eskala elektromagnetikoaren zati ultramoreak dagoeneko maiztasuna nahikoa altua sendo bat sartzea da. Izan ere, pertsona, gure planetan bizi beste izaki bezala, ez hautematen argi ultramore arren, bere organismo biologiko funtzionamendu garrantzia izugarria da. azterketa ultramorearen iturri nagusia eguzkia da. Energia Goi eta substantzia asko barneratzeko gaitasuna X-izpien ditu. erradiazio horien iturria da eremu elektromagnetikoak ere elektroi dezelerazioa da. Elektroiak izan daiteke biak lotuak, adibidez dagozkio atomo eta doan. mediku gailuak elektroi askeen gailuak dira. Azkenik, gogorrenak eta gehien uhin laburreko gamma erradiazio da.

X-izpiak eta gamma

Mössbauer efektua eta bere aplikazioa fisika eta ingeniaritza den gamma izpiak eta X-izpien artean bereizteko beharra. energia-maila eta, horren arabera arabera, uhin dira gainjarri sorta oso zabala dute. Hau da, ez dago gamma eta X-izpiak 5 picometres uhin batekin. Euren prestatzeko metodo desberdinak. lehen azaldu bezala, X-erradiazio denean elektroi dezelerazioa gertatzen da. Gainera, prozesu batzuk (nuklearra barne) desagertzen barruko shell batetik elektroi nahikoa astuna atomo, hala nola uranioa gisa. Hala ere, beste elektroiak joera bere lekua hartzeko. Horrelako trantsizio, eta bihurtu X-izpien iturri. Gamma izpiak dira nukleoaren emaitza hunkituta altuagoa egoera batetik trantsizio. erradiazio This handiko sarkorra gaitasuna du eta ionizes atomo bertan elkarreraginean ere. Zertan gamma izpien atomo baten nukleoaren talka denean, ez dago deiturikoak kickback bat izan behar du. Hala ere, praktikan, horrexegatik da gamma izpien elkarrekintza gorputz zurrun dagokion atomo baten nukleo batera, eragina falta hori. Hau da, hain zuzen, azaldu energia osagarriak egiten ari "busti" gisa kristal banda elektroniko bidez, aKode bat sortuz.

isotopoak

Efektu Mössbauer eta bere aplikazioa estuki Izan ere harrigarria bat lotuta dago: fenomenoaren ez du taula periodikoan elementu kimiko guztien gainean jarduteko. Gainera, adierazgarria da substantzia isotopoak batzuk bakarrik. irakurlea, bat-batean ahaztuta badago zer isotopoak abisuaren. Jakina da edozein atomo jakin hori elektrikoki neutroa da. Horrek esan nahi protoi positibo gisa elektroi oskol batean bezainbeste erdigunea dela. Hala ere, muina, gainera neutroi bat, kargurik gabe partikula dauka. aldatzen duzun zenbakira bada nukleoa, neutraltasuna elektriko ez da urratu, baina atomo propietateak aldatu zertxobait. Horrez gain, astunagoak isotopo hori erradioaktiboa da eta gainbehera joera da, materia arrunta nahiko egonkorra den bitartean gertatzen da. Nahiko elementu hormigoizko eta beren isotopoak dira, Mössbauer efektua ezaugarri dituen zerrenda. ⁵⁷ Fe hautematea, adibidez, oro har, fenomeno hori fidagarria.

efektu kuantikoa erabilera

Produce esperientzia, hau da, bat edo beste hipotesi mundu mikroskopikoan lotutako berretsi, askotan ez da erraza. Gainera, argi da zer onurak eragin bera Mössbauer ekartzeko aukera? erabilera, ordea, zabala da nahikoa. kristalinoa propietate ikerketa materialak, amorfoa solidoen eta fin-fin comminuted hautsak gertatzen da, kuantikoaren fenomeno honen bidez, besteak beste. Datu horiek nahiko praktika atalak (fisika teorikoa) urrun ere beharrezkoak dira, eta oso hurbil gizon diziplina - hala nola, medikuntza eta. Horrela, Mössbauer efektua eta bere erabilera behar da aurkikuntza teoriko, eta horrek onura asko ekartzen, nahiz eta eguneroko bizitzan adibide bat bezala hartzen da.