FormacijaNauka

Mossbauer efekt: efekat otkrića i njegov značaj

U članku se govori o tome šta efekt Mossbauer. Također otkrivene pojmove kao što su kvantni nivo energije u atomu i atomskog jezgra, čvrsta i kolektivne quasiparticle njemu.

matematički zabava

A proboj u fizici koja su se dogodila u prvom desetljeću dvadesetog stoljeća, naučnici tražio ozbiljan znanja iz matematike. Mnogi otkrića su povučene, da tako kažemo, na vrh pera: u početku su izračunate su teoretski, a onda naći u praksi.

Na primjer, postojanje gravitacionih talasa predvidjeti Einstein 1910. godine, bili su u mogućnosti da eksperimentalno potvrditi samo u 2016. godini. Spajanje dva neutronskih zvijezda je stvorio drhtanje prostor koji zemaljske fizike uhvaćen i fiksnih otvaranjem doba gravitacionog mjerenja u nauci čovječanstva. Nije ni čudo što gravitacija ovdje spomenuo: naime za takve studije je efekat vrijednost Mossbauer. Ali ovo je izuzetak, a ne pravilo. Najčešće, teoretičari i istraživači korak jedni drugima na petama, jedna studija je dovelo do potrebe za njegovim matematički opis i negativne zaključak postaje pretpostavka novih, nije dobila ovisnosti. Mössbauer efekat je bio jedan od takvih pojava. Takva "strane" fenomen je pretpostavka i Max Planck je izrazio na kraju 1900. Pisalo je da je u svijetu elektrona i atomskih jezgara, sve količine može uzeti samo diskretne vrijednosti, to je kvantizovani. I, u svom mišljenju, to je bila samo matematički trik, što je izračunavanje lakše. Do kraja života on je vjerovao da je kvantni ili najmanji mogući dio, na primjer, svjetlo - samo prikladan način da se opiše, ne nosi ozbiljne fizičkom smislu.

Kvantnog svijeta

Međutim, drugi naučnici su zainteresovane za odgovarajući opis onoga što se događa na skali od atoma, koji se smatra potencijal takav zaključak, i uzeo zdravo za gotovo da je sve kvantizovani. Elektroni oko jezgra može biti samo na određene orbite jezgara sami mogu imati samo određeni nivo energije. Preskakanje therebetween, jezgra stvaraju gama zraka. Mossbauer efekt tvrdi da je akcija bi trebalo da proizvede neku vrstu povratka, ali se to ne desi. U principu, sve količine koje opisuju ponašanje NanoWorld podliježu kvantizacije - to je diskretna. Ali ne zaboravite da je zamah da u makrokosmosa izražava se kao proizvod stope mase elementarnih čestica je nešto fundamentalno drugačije, što znači da je i on je kvantizovani. Tako da je izvještaj nauka u kojoj je Maks Plank izveden svom poznatom formulom koja sadrži vrijednost h, ili minimalan efekat, otvorio je novu eru. Ovo je doba kvantne fizike. Mossbauer efekt, interpretaciju, koja je kasnije data na ovu pojavu, postali su jedan od najvažnijih prekretnica nauke dvadesetog stoljeća.

Otkriće efekta Mössbauer

Kao što smo gore navedeno, teorijske zaključke ide ruku pod ruku sa eksperimenta. Neke praktične zaključke dokazala na biljke prikupljaju doslovno "na koljena" i od otpadnog materijala. Naučnici su bili u mogućnosti da ne samo prikazati formulu, ali i zapečatiti pljosku, smanjiti odbor za rad sa metalnim i prikupiti instalaciju. Naravno, šef laboratorija sumira samo rezultate svojih štićenika. Međutim, svaki eksperimentator je bio i inženjer, kao uređaji su dizajnirani za specifične svrhe, a direktno u procesu istraživanja. Ja nisam bio izuzetak i efekat Mossbauer. Otvaranje ne bi se održati ako je tvrdoglav doktorske Rudolf Mossbauer nije promijenila način mjerenja hlađenja, umjesto grijanje je, kao što je savjetovao supervizor studija.

solidan

Teorija, koju ćemo reći čitaocima u ovom poglavlju, čini se jasno na prvi pogled. Međutim, kao što je poznato, lako se uvijek postiže neverovatne napore. I tako da smo sada u mogućnosti reći u jednostavnim riječima ono što Mossbauer efekt for Dummies doslovno, nekad radio cijelu laboratoriju.

Pod čvrstom je obično značilo supstanca u kristalno stanje. Jezgra atoma u ovom slučaju čine stroge periodične rešetke, a elektrone u različitom stepenu sažeti. Naravno, metalni kristali formiraju vrlo specifične metalik obveznica putem kojih jezgro postoje kao da se odvoji od generalizovane elektrona. Elektron oblak živi svoje nezavisne zakon, ne obraćajući pažnju na ponašanje kristalne rešetke. Kristali koji predstavljaju tradicionalne jonske i kovalentne veze, elektroni više usko povezana sa "svoje" jezgre. Ali postoje oni su slobodni za kretanje između susjednih čvorova u odnosu na gas ili tečnost.

Solid set svojstva ne samo kemijski elementi koji su u njima, ali i simetriju raspored atoma u odnosu na drugog. U klasičan primjer ugljen strukture stvara meke grafit, a drugi - najteže prirodnog materijala - dijamant. Dakle, koju vrstu veze, i simetrije jedinične ćelije mnogo značiti krutog tela. Svojstva čvrstih i to je otkrivanje onoga što je efekt Mossbauer. Njegova priroda je objašnjeno kako slijedi: sve atoma u čvrstom su povezani.

kolektivni kvazičestica

Sada zamislite dovoljno veliki trodimenzionalni rešetke. Za model najprikladniji soli: Na i Cl nalaze se u temena kocke, jedan za drugim. Ako nekako zgrabi jedan atom i povucite ga da prekine uobičajeno mjesto ravnoteže, zahvaljujući dovoljno krute veze, nakon što je izvukao susjednih atoma. Proračuni pokazuju da je promjena položaja jezgra ima najmanje bilo značajan utjecaj na susjede trećeg reda. To znači da ako je "zgrabi" natrijum, a zatim izvukao atomi susjednih hlora, natrij atoma sljedeći mu je jedan najudaljeniji sloj hlora. Uticaj ove će vjerovatno biti produžen u svim pravcima. Obično je rekao da je perturbacije susjedi četvrtog reda su zanemarivi. Međutim, oni nisu nula.

Shodno tome, ako je na neki način "kuc" kristal jače (npr da ga pošalje laserski ili elektronskog snopa), kristalne rešetke će "talasa". Takav kolektivni pokret, kada su mnogi susjednih atoma u kristalu istovremeno prebaci osjećati, npr, gore ili dolje, pod nazivom fononi. Na raspolaganju da opiše ono što Mossbauer efekt za lutke, nećemo ulaziti u detalje i da vam kažem da je pronađena fononi da se ponašaju kao elementarnih čestica. Na primjer, njihova energija je kvantizirana, oni imaju valne duljine zamah i da su u stanju da komuniciraju jedni s drugima. Dakle, fononi nazivaju kolektivna kvazičestica. Njihov broj i kvalitetu čvrstog tijela daje se struktura u kojem su nastali. Izračunajte to može biti, znajući veličinu, simetriju i vrste atoma u jedinične ćelije. Na pojavu fononskog uticati i na dužinu i vrstu veze između jona u kristalnu rešetku.

teorija band

Od čvrstog sažima sve svoje elektrone, a orbitale (a time i svoju energiju) treba generalizovati. Kao prvo, moramo imati na umu da su elektroni pripadaju ovoj klasi čestice zvane fermiona. Fermi, Dirac i Pauli zajedno otkrili da u jednoj državi može biti u sistemu, samo jednu takvu čestica. Ako se vratimo na primjer soli, svaki kristal, koji smo posuti juhu ili meso, koji se sastoji neverovatnu količinu natrija i klorida jona. A svaki od njih ima isti broj elektrona, koji rotiraju na identičnim orbite. Kako je to moguće? Solidan izlazi situacije kako slijedi: energije svakog elektrona koji kruže oko jezgra, malo drugačiji od bilo kojeg drugog elektrona pripadaju istoj orbiti drugog atoma. Tako je dobila: u kristalu postoji izuzetno mnogo nivo energije koji se razlikuju jedni od drugih dovoljno mali da se formira komprimirani području. Je perturbacija koje uvode fononi male jer je jedan atom kreće se nisu veoma jaka. Sve što je bitno je kolektivni pokret u cjelini. Stoga, energija fononskog, kao što su "raspuštena" u oblasti energetike. na ovom i efekat Mossbauer na bazi.

elektromagnetska skali

Kretanje nabijenih čestica je u pratnji elektromagnetno polje. Ova činjenica stavlja, na primjer, na pitanje zašto ih jedne planete i sateliti imaju, a drugi - ne. Elektromagnetski valovi mogu se podijeliti u klase prema njihovoj učestalosti i stoga energije. Ove dvije karakteristike su međusobno povezani i zavise od talasne dužine. Kakav je efekat Mossbauer mogu samo kratko, pod uslovom da čitalac razumije elektromagnetni skala se nalazi gama zračenja. Dakle, otvori eter skale. Teoretski ograničavaju njihovu valne duljine - dimenzije svemira. Međutim, energija takvog zračenja bi bila toliko mala da je nemoguće da se registrujete. Nešto više frekvencije u teraherc zračenja. Međutim, to je i radio talasa se uočavaju u vrlo specifičnim uvjetima: inhibicija elektrona u magnetskom polju, savojna vibracija polimera, kretanje ekscitoni u čvrstom. Jasnije sljedeći dio elektromagnetskog spektra - infracrveno zračenje. Prenosi energiju u obliku topline. Čak i više energije vidljive svjetlosti. Taj dio spektra koji ljudsko oko vidi je vrlo mala u odnosu na cijelu skalu.

Crveno svjetlo ima najniže energije, i ljubičasta - najviša. S tim u vezi, poznato je paradoks: što više hladne vode je označen plavom bojom, čija je energija veća od crveno svjetlo. Nakon toga je ultraljubičasti dio elektromagnetskog skale već ima dovoljno visoke frekvencije da prodre u čvrstu. Uprkos činjenici da su ljudi, kao i druga živa bića na našoj planeti, ne vide ultraljubičasto svjetlo, njegov značaj za pravilno funkcioniranje bioloških organizama je ogroman. Glavni izvor ultraljubičastog studije je sunce. Više energije i sposobnost da prodre mnoge supstance ima rendgen. Izvor takvih zračenja je usporavanje elektrona u elektromagnetskom polju. Elektroni mogu biti i granica, i.e. pripadaju atoma i besplatno. Medicinski uređaji su uređaji slobodnih elektrona. Na kraju, najteže i najviše kratkotalasnih je gama zračenje.

X-zrake i gama

Mossbauer efekta i njegove primjene u fizici i tehnici treba praviti razliku između gama zrake i X-zraka. Do nivo energije i, shodno tome, valne duljine su u vrlo širokom rasponu preklapanja. To je, tu je gama i X-zraka sa talasne dužine 5 picometres. Različite metode za njihovu pripremu. Kao što je gore objašnjeno, X-zračenje nastaje kada usporavanje elektrona. Osim toga, u nekim procesima (uključujući i nuklearnu) nestaje elektron iz unutrašnje ljuske dovoljno teških atoma, kao što je uran. Međutim, drugi elektroni imaju tendenciju da zauzme njegovo mjesto. Takvih tranzicija, i postati izvor X-zraka. Gama zraka su rezultat jezgra Prelazi iz višeg pobuđenom stanju. Ovo zračenje ima veliku prodoran sposobnost i ionizes atoma na koji komunicira. U čemu kada gama zraka sudara sa jezgra atoma, mora postojati tzv povratni udar. Međutim, u praksi se ispostavilo da je interakcija gama zraka sa jezgra atoma pripadaju krutog tela, uticaj nedostaje. To se objašnjava činjenicom da je dodatnu energiju, kao što su "mutnim" elektronskim bendova kristala, stvarajući fononskog.

izotopi

Mossbauer efekt i njegova primjena je usko vezan za jedan iznenađujući podatak: fenomen ne djeluje na sve kemijske elemente periodnog sistema. Osim toga, bitno je samo za neke tvari izotopa. Ako čitalac se odjednom zaboravio šta izotope opoziv. Poznato je da je bilo koju atom je električno neutralan. To znači da je u nukleus pozitivnih protona koliko u elektron ljuske. Međutim, jezgra sadrži neutron, čestica bez naknade. Ako promijenite broj u jezgru, električna neutralnost nije prekršen, ali svojstva atoma neznatno promijenila. Osim toga, dešava se da je teži izotop je radioaktivan i sklona propadanju, dok su obični stvar je prilično stabilna. Prilično listu betonskih elemenata i njihovih izotopa, koji se odlikuju efekt Mossbauer. Otkrivanje 57 Fe, na primjer, generalno vjerovati ovim fenomenom.

Korištenje kvantne efekte

Proizvode iskustvo, što potvrđuje i jedna ili druga hipoteza koje se odnose na mikroskopski svijet, to često nije lako. Osim toga, nejasno je što koristi može donijeti isti efekat Mossbauer? Korist od toga, međutim, dovoljno širok. Istraga svojstva kristalnih materijala, amorfne materije i fino kominutivnim prah dogodi, uključujući i putem ove kvantni fenomen. Takvi podaci su potrebni u relativno bliskoj iz područja prakse (teorijsku fiziku), te u neposrednoj blizini čovjek discipline - kao što je lijek. Dakle, Mossbauer efekat i njegova upotreba treba uzeti u obzir kao primjer teorijskih otkrića, koji donosi puno koristi, čak iu svakodnevnom životu.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 bs.unansea.com. Theme powered by WordPress.