Mossbauer bhuaidh: a 'bhuaidh a lorg agus a bhrìgh

Tha an aiste a 'bruidhinn mu dheidhinn dè an Mossbauer buaidh. Cuideachd fhoillseachadh bun-bheachdan a leithid eòlaichean cumhachd ìrean ann an dadam agus an niuclas atamach, cruaidh agus coitcheann quasiparticle ann.

matamataigeach spòrsail

Tha fuasgladh ann fiosaig a thachair anns a 'chiad deich bliadhna den fhicheadamh linn, saidheans ag iarraidh droch-eòlas ann am matamataig. Tha mòran air a bhith a toirt a-mach a lorg, agus mar sin a 'bruidhinn, air bharr na peann: aig toiseach bha iad obrachadh a-mach theoretically agus an uair sin a lorg ann an dòighean-obrach.

Mar eisimpleir, bha a ' tarraing tonn dùil Einstein ann an 1910, b' urrainn a dhearbhadh gu deuchainnean-mhàin ann an 2016. Tha an co-aonadh an dà neutron rionnagan a chruthachadh crithean rùm a talmhaidh fiosaig a ghlacadh agus a shuidheachadh le bhith fosgladh an linn talamh tomhasan ann an saidheans a 'chinne-daonna. Chan iongnadh iom-tharraing air an ainmeachadh an seo: 'se sin airson sgrùdaidhean leithid sin tha an Mossbauer bhuaidh luach. Ach tha seo ach a-mhàin seach na riaghailt. As tric, teoiricearan agus experimenters ceum air a chèile shail, thug an aon sgrùdadh a 'tighinn gu an fheum airson matamataig iomradh, agus co-dhùnadh a' fàs droch a 'bharail ùra, chan urra ri fhaighinn fhathast. Mössbauer bhuaidh a bha aon de leithid phenomena. A leithid "taobh" morbhail annasach a tha a 'bharail agus Max Planck an cèill aig deireadh 1900. Thuirt iad gu bheil ann an saoghal na electrons agus atamach nuclei, a h-uile meudan urrainn ach leth luachan, a tha quantized. Agus, anns a bheachd fhèin, bha e dìreach matamataigeach cleas, a tha air a dhèanamh nas fhasa obrachadh a-mach. Suas gu deireadh a bheatha bha e a 'creidsinn gun eòlaichean, no as lugha a ghabhas cuibhrionn, mar eisimpleir, solus - an dòigh-mhàin freagarrach airson cunntas a thoirt, chan eil a' giùlan an cron corporra ciall.

Tha eòlaichean an t-saoghail

Ach, sgoilearan eile aig a bheil ùidh ann an gu leòr iomradh air dè tha a 'tachairt air an sgèile dadaman, beachdachadh air a' chomas a leithid de cho-dhùnadh, agus ghabh e airson a bhuileachadh a h-uile càil a tha quantized. Tha electrons air feadh an niuclas dh'fhaodadh a bhith ann ach air cuid de orbits nuclei urrainn iad fhèin a-mhàin a tha sònraichte lùth ìrean. Sùrdaig therebetween, nuclei ghineadh Gamma ghathan. Mossbauer bhuaidh ag argamaid gun robh an gnìomh a bu chòir a 'dèanamh seòrsa de' tilleadh, ach chan eil seo a 'tachairt. Anns an fharsaingeachd, a h-uile sùimean innse giùlan an nanoworld umhail do quantization - a tha air leth. Ach na dìochuimhnich a 'gluasad anns an macrocosm a chur an cèill mar thoradh air an ìre bhunaiteach pìosan tomad a tha rudeigin bunaiteach eadar-dhealaichte, a' ciallachadh gu bheil e, cuideachd, tha quantized. Mar sin saidheans aithisg anns a bheil am Maks dèile bunaichte ainmeil aige foirmle anns a bheil luach s, no glè bheag de bhuaidh, air fhosgladh linn ùr. B 'e seo an t-àm de eòlaichean fiosaig. Mossbauer bhuaidh, mìneachadh, a chaidh a thoirt do iongantas seo, air a bhith na aon de na clachan-mìle as cudromaiche ann an saidheans an fhicheadamh linn.

Tha lorg an t-Mössbauer bhuaidh

Mar a tha sinn air a bhith fa-near gu h-àrd, chaidh na co-dhùnaidhean teòiridheach làmh ri làimh le na deuchainn. Nithean practaigeach co-dhùnaidhean a dhearbhadh air lusan a chruinnich litireil "air a ghlùin" agus brisidh a-mach à stuthan. Scientists air a bhith comasach chan ann a mhàin a thaisbeanadh am foirmle, ach cuideachd Ròn an Flasg, gearradh a 'bhùird a bhith ag obair le meatailt agus a' cruinneachadh air an stàladh. Gu dearbh, ceann an deuchainn-lannan a-mhàin geàrr-chunntas air na toraidhean na uàrdan aca. Ach, gach experimenter bha cuideachd an innleadair, mar na h-innealan a dhealbh airson adhbharan sònraichte, agus dìreach ann an obair rannsachaidh. Bha mi eil ach a-mhàin agus a 'bhuaidh a Mossbauer. Uairean cha bhiodh e a 'gabhail àite ma reasgach dhotaireil Rudolf Mossbauer Cha do dh'atharraich an dòigh air tomhas an aonad fhuarachadh, an àite teasachadh, mar a chomhairlich le stiùiridh de sgrùdaidhean.

cruaidh

Tha an teòiridh, a tha sinn Innsidh an luchd-leughaidh anns an earrann seo, tha e coltach soilleir aig a 'chiad shealladh. Ach, mar a tha ainmeil, an-còmhnaidh furasta a 'coileanadh iongantach oidhirpean. Agus mar sin tha sinn a-nis comasach air innse ann an sìmplidh faclan dè a 'bhuaidh a Mossbauer airson Dummies litireil, a bha uair ag obair an lann air fad.

Fo cruaidh mar as trice a 'ciallachadh stuth ann Crystalline stàite. Tha nuclei na dadaman sa chùis seo a chruthachadh teann air cliathach àm gu àm, ach tha an electrons geàrr-chunntas ann an diofar ìrean. Gu dearbh, meatailt criostalan a chruthachadh sònraichte meatailt a tha a 'ceangal tro an niuclas ann mar dealachadh bho farsaing electrons. Tha electron neul neo-eisimeileach a 'fuireach le a cèile, nach eil a' pàigheadh aire gu an giùlan a 'chriostail chliath. Tha na criostalan a thaisbeanadh nas traidiseanta ionic covalent agus dàimhean, an electrons nas dlùithe co-cheangailte ri "aca" nuclei. Ach an sin tha iad saor gus gluasad eadar na nàbachd àiteachan ann an gas no sùgh.

Solid seata feartan nach eil ach an eileamaidean ceimigeach a tha ann dhaibh, ach cuideachd an co-chothromachd a 'rèiteachadh na dadaman an coimeas ri chèile. Anns an eisimpleir chlasaigeach de carbon structar a 'gineadh bog graphite, agus eile - a' chuid bu duilghe stuthan nàdarra - daoimean. Agus dè an seòrsa co-cheangal, agus co-chothromachd de na cealla-aonad a 'ciallachadh tòrr gu teann a' chuirp. Tha feartan na h-cruaidh agus tha e a 'foillseachadh dè a' bhuaidh a Mossbauer. Tha nàdar air a mhìneachadh mar a leanas: na h-uile de na dadaman ann an cruaidh tha co-cheangailte.

coitcheann quasiparticles

Smaoineachadh a-nis mòr gu leòr trì-thaobhach chliath. Airson a 'mhodail as freagarraiche salainn: Na agus Cl suidhichte ann an vertices de na ciùban, fear an dèidh a chèile. Ma dòigh air choireigin greim aon dadam agus a tharraing e a bhriseas an habitual àite cothromachadh, taing gu leòr ceangal teann, an dèidh dha a tharraing an nàbachd dadaman. Àireamhachadh a 'sealltainn gu bheil an t-atharrachadh ann an suidheachadh na prìomh Tha co-dhiù sam bith buaidh mhòr air na nàbaidhean an treas òrdugh. Seo a 'ciallachadh ma tha an "greim" sodium, a' leantainn a tharraing faisg air làimh clòrain dadaman, sodium dadaman a leanas ris aon outermost còmhdach de clòirin. Tha a 'bhuaidh a tha seo buailteach a bhith air a leudachadh ann a h-uile stiùiridhean. Tha e mar as trice a ràdh gun robh an ceathramh-òrdugh perturbation nàbaidhean a tha cudromach idir. Ach, chan eil iad neoni.

Mar sin, ma tha dòigh air choireigin "bualadh" an criostal làidire (me, a chur ris no a leusair electron sail), an criostal chliath bidh "tonn". Coitcheann a leithid gluasaid nuair mòran nàbachd dadaman ann an criostal a ghluasad aig an aon àm a 'faireachdainn, me, suas no sìos, ris an canar phonons. Fhaotainneach a 'mìneachadh dè a' bhuaidh a Mossbauer airson dummies, chan eil sinn a 'dol a-steach dhan fhiosrachadh agus beagan innse dhuibh gu bheil an phonons chaidh a lorg gus iad fhèin a ghiùlan mar bhunaiteach pìosan. Mar eisimpleir, an lùth a tha quantized, tha iad a shealbhachadh wavelength spionnadh agus a tha comasach air eadar-obrachadh le chèile. Mar sin, tha an t-ainm coitcheann phonons quasiparticles. An àireamh agus càileachd nan cruaidh corp ga thoirt structair anns a bheil iad a 'tachairt. Obraich a-mach faodaidh e bhith, le fios air meud, co-chothromachd agus seòrsachan dadaman an aonad cealla. Air an Tricead phonon cuideachd a 'toirt buaidh fad is seòrsa de dàimhean eadar an ions ann an criostal chliath.

còmhlan teòiridh

Bho cruaidh geàrr-chunntas air a h-uile electrons, agus orbitals (agus mar sin lùth) Bu chòir cuideachd farsaing. An toiseach, feumaidh sinn cuimhneachadh gu bheil an electrons buin seo clas pìosan ris an canar fermions. Dùin, Dirac agus Pauli còmhla gun robh ann an aon staid 'fhaodadh a bhith anns an t-siostam, ach aon leithid Particle. Ma tha sinn a 'tilleadh don eisimpleir de salann, gach criostal, tha sinn a' crathaidh brot no feòil, anns a bheil an t-uabhas de shòidiam is chlòrain ions. Agus gach aon dhiubh a tha an aon àireamh de electrons, a thionndadh air a 'ionann orbits. Ciamar as urrainn a bhith? A cruaidh a 'tighinn a-mach às an t-suidheachadh mar a leanas: lùth gach electron reul air feadh an niuclas, beagan eadar-dhealaichte bho sam bith eile a bhuineas do lùth electrons an aon reul eile dadam. Mar sin fhaighinn: ann an criostal ann uabhasach mòr cumhachd ìrean eadar-dhealaichte bho chèile gu leòr beag a chruthachadh dhlùthadh sgìre. Tha perturbations phonons a thoirt a-steach beag air sgàth aon dadam raointean nach eil fìor làidir. Na h-uile a tha cudthromach a tha a 'gluasad coitcheann air fad. Mar sin, phonon lùth, mar a bha "a sgaoileadh" anns an sgìre de lùth. Stèidhichte air an seo agus a 'bhuaidh a Mossbauer.

dealan-sgèile

Tha an gluasad uallach pìosan a tha an cois an dealan-achadh. Tha seo a 'cur, mar eisimpleir, a' cheist carson aon phlanaid agus saidealan shealbhachadh orra, fhad 'sa bha càch - nach eil. Dealan tonn Faodar ath-roinn gu clasaichean a rèir an tricead agus mar sin cumhachd. Tha an dà feartan eadar-cheangailte agus tha iad an crochadh air na wavelength. Dè an Mossbauer bhuaidh a dh'fhaodas a-mhàin airson greiseag, a thoirt air an leughadair a 'tuigsinn far a bheil dealan-sgèile suidhichte Gamma rèididheachd. Mar sin, fosgladh suas phrògraman sgèile. Theoretically 'cuingealachadh an wavelength - tomhasan-cè. Ach, an lùth a leithid de rèididheachd biodh cho beag gu bheil e do-dhèanta a chlàradh. Beagan nas àirde ann an tricead terahertz rèididheachd. Ach, tha e, agus tonnan an rèidio a tha a 'faicinn ann an suidheachaidhean sònraichte fìor: inhibition de electrons air làrach magnat, flexural chritheadaich de polymers, a' gluasad excitons ann an cruaidh. Tuilleadh soilleir ath phàirt den speactram eileagmagnatach - a 'fo-dhearg rèididheachd. Tha e a 'tar-aiseag an lùth ann an cruth teas. Fiù 's nas àirde de lùth solais faicsinneach. Tha sin a 'phàirt den speactram a shùil mhic an duine a chì e glè bheag an coimeas ris an sgèile air fad.

Solas dearg aig a bheil an ìre as ìsle lùth, agus purpaidh - an ìre as àirde. Ann an ceangal seo, tha e ainmeil a chothromachadh: an tuilleadh uisge fuar air a chomharrachadh ann an gorm, aig a bheil lùth nas àirde na tha sin de solas dearg. Às dèidh sin an ultraviolet cuibhrionn an dealan-sgèile mar-thà a tha àrd gu leòr tricead a 'drùidheadh a-steach gu cruaidh. Ged a sluagh, mar creutairean eile a 'fuireach air a' phlanaid againn, nach eil a faicinn ultraviolet solas, a chudromachd airson an ceart obrachadh bith-eòlasach bheairtean MÒR. Tha am prìomh thobar ultraviolet sgrùdadh a tha a 'ghrian. Àrd-ìre lùth agus an comas a bhith a 'drùidheadh mòran stuthan Tha X-ray. Tha an tobar air a leithid de rèididheachd a tha an deceleration de electrons ann an dealan-achaidhean. Tha electrons urrainn a bhith ceangailte an dà chuid, i.e. buin dadaman agus an-asgaidh. Tha innealan meidigeach a tha le innealan-asgaidh electrons. Mu dheireadh, treuna agus a 'chuid as motha de gheàrr-thonn' S e Gamma rèididheachd.

X-ghathan agus Gamma

Mossbauer 'bhuaidh agus a' tagradh ann am fiosaigs agus an innleadaireachd a dh'fheumas a dealachaidh eadar Gamma ghathan agus X-ghathan. Leis an ìre de lùth, agus a rèir sin, an wavelength iad ann an raon air leth farsaing de dhùblachadh. 'S e sin, tha Gamma agus X-ghathan le wavelength de 5 picometres. Diofar dhòighean airson an ullachadh. Mar a mhìneachadh gu h-àrd, tha an X-rèididheachd a 'tachairt nuair a deceleration de electrons. A bharrachd air sin, ann an cuid de na pròiseasan (a 'gabhail niùclasach) falbhaidh electron bho na sligean gu leòr a-staigh trom dadam, mar uranium. Ach, eile electrons buailteach a bhith a 'gabhail àite. A leithid eadar-ghluasad, agus a bhith na thobar X-ghathan. Gamma ghathan tha na thoradh air an niuclas gluasad bho ìre nas àirde bhioran stàite. Tha seo a 'rèididheachd àrd ia comas agus ionizes dadaman gu bheil eadar-obrachadh. Anns nuair a Gamma ray collides le na niùclas an dadam, feumar a cho-ainm kickback. Ach, ann an cleachdadh a 'tionndadh a-mach gu bheil an eadar-obrachadh eadar Gamma ghathan ris an niùclas an dadam a bhuineas do theann bhuidheann, a' bhuaidh a tha a dhìth. Tha seo air a mhìneachadh leis gu bheil cumhachd a bharrachd, mar a chaidh a "smeuradh" le dealanach còmhlain a 'chriostail, a' cruthachadh phonon.

isotopes

Mossbauer 'bhuaidh agus a' tagradh gu dlùth ceangailte ris an aon iongantach gu dearbh: an t-iongantas nach eil a 'dhèanamh air a h-uile eileamaidean ceimigeach an Periodic Table. A bharrachd air sin, tha e cudromach a-mhàin airson cuid de stuthan isotopes. Ma tha an leughadair gu h-obann dìochuimhneachadh dè isotopes ais. Tha fios gu bheil sam bith a thoirt dadam tha dealain neodrach. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil ann an niuclas matha protons cho math ann an electron slige. Ach, na prìomh cuideachd tha neutron, Particle gun asgaidh. Ma dh'atharraicheas tu an àireamh ann an niuclas, dealain neutrality Chan eil bhriseadh, ach tha na feartan de an dadam atharrachadh beagan. A bharrachd, tha e a 'tachairt gu bheil an truime isotope tha rèidio-beò agus tha e buailteach crìonadh, fhad' sa àbhaisteach a 'chùis gu math seasmhach. Gu liosta de concrait eileamaidean agus an isotopes, a tha air a chomharrachadh leis an Mossbauer buaidh. Lorgaidh de ⁵⁷ Fe, mar eisimpleir, tha earbsa san fharsaingeachd le iongantas seo.

Tha cleachdadh na eòlaichean bhuaidh

Dèanamh san dòigh, a tha air a dhaingneachadh le aon no eile co-cheangailte ri beachd-bharail bhìodach an t-saoghail, tha e glè thric chan eil e furasta. A thuilleadh air sin, tha e soilleir dè na buannachdan a bheir an aon bhuaidh Mossbauer? Tha cleachdadh na e, ge-tà, tha e farsaing gu leòr. Sgrùdadh feartan Crystalline stuthan, amorphous Teann-stuthan agus grinn comminuted pùdar a 'tachairt, a' gabhail via seo eòlaichean iongantas. Dàta leithid a tha dhìth ann gu cothromach air falbh bho na chleachdadh earrannan (teòiridheach fiosaig), agus ann an cuspairean gu math faisg duine - mar stuth leigheis. Mar sin, Mossbauer buaidh agus a chleachdadh Bu chòir beachdachadh air mar eisimpleir de teòiridheach a lorg, a tha a 'toirt tòrr de na buannachdan, fiù' s ann am beatha làitheil.