Найрлагадаа ижил атомууд (мөн цөмүүд) бүхий хоёр дээж байна гэж бодъё (бид эхнийх нь цацрагийн эх үүсвэр ялгаруулагч, хоёр дахь нь цацрагийн хүлээн авагч-шингээгч гэж үзэх болно). Энэ нь үндсэн энергийн түвшний байрлал гэсэн үг юм Э жбас сэтгэл хөдөлсөн үү? тэдгээрийн доторх өдөөх төлөвүүд ижил байна. Мөн эхний дээжинд бөөмийн өдөөгдсөн төлөвийг эхлүүлэх арга байдаг гэж үзье, өөрөөр хэлбэл. харгалзах энергийн шилжилтийн улмаас ялгарах квантуудын (цахилгаан соронзон долгион) эх үүсвэр болгох. Цацрагийн энерги бүхий эх үүсвэрийн спектрийн шугам E it6 - E үндсэн = AEдавтамж дээр

хуваарь ω = давтамжтай байх болно ^ in ° z6 -. Үнэлгээ хийх боломжтой

энэ спектрийн шугамын байгалийн өргөн Г (өөрөөр хэлбэл тодорхойгүй байдлын хамаарлаар тодорхойлогддог хамгийн бага өргөн (8.2-р хэсгийг үзнэ үү) ба туршилтын төхөөрөмжөөс хамаарахгүй). Энэ тооцоонд бид (8.6) хамаарлыг ашиглан олж авна

Энд Γ-ийг хамгийн тохиромжтой спектрийн шугамын өндрийн хагаст нь харгалзах утга, m нь өдөөгдсөн төлөвт байгаа цөмийн амьдралын шинж чанар юм.

Спектрийн шугамын байгалийн өргөнийг шилжилтийн энергийн утгатай харьцуулсан харьцаа (жишээ нь Co 57 -> Fe 57 резонансын шилжилтийн хувьд):

Харьцангуй утгаараа ийм спектрийн шугам нь маш нарийн байгааг харуулж байна.

Хэрэв бид одоо энэ цацрагийг эхнийхтэй төстэй секундэд чиглүүлбэл резонансын нөхцлүүд биелсний улмаас үүн дотор эсрэг үзэгдэл үүсэх ёстой, өөрөөр хэлбэл. резонансын шингээлт. Үнэхээр ялгарч буй у-квантуудын энерги нь энергийн зөрүүтэй яг таарч байна уу? vshb - Э эмэгтэйГэсэн хэдий ч ийм резонансыг алдагдуулж буй дор хаяж хоёр хүчин зүйл байдаг. Эхний хүчин зүйл бол y-квант ялгаруулах үед цөмд тохиолддог ухрах явдал юм. Эрчим хүчний хэмжээг тодорхойлъё Рухрах.

Амралттай байгаа чөлөөт цөмийн загварт импульс хадгалагдах хуулийн дагуу энерги шилжихээс өмнөх 0-тэй тэнцэх өдөөгдсөн төлөвт байгаа цөмийн импульс нь цөмийн нийт импульс, дараа нь цацрагийн кванттай тэнцүү байх ёстой. ялгаралт, өөрөөр хэлбэл. p, = p i(квантын импульс нь тэнцүү байна p t =E y/c,Хаана Э y -квант энерги; -тайгэрлийн хурд). Тийм ч учраас

Хэмжээ R,Дүрмээр бол резонансын эффектийг ажиглахад тохиромжтой бүх цөмийн хувьд Γ-ээс их хэмжээний хэд хэдэн дараалал (өмнө авч үзсэн жишээний хувьд) R/Y- 10 5). Харьцуулбал, -1-10 эВ энергитэй, байгалийн өргөн Г - 10 -8 эВ-ийн утгатай оптик электрон шилжилтийн үед атомын системийн буцах энергийг цөмийн тохиолдолд харьцуулж болно гэдгийг бид тэмдэглэж байна. байна Р- 10 -9 -10 -p eV, i.e. ач холбогдолгүй (байгалийн өргөнтэй харьцуулахад) үнэ цэнэ R/T

Цөмийн энергийн шилжилтийн үед ухрах шинж тэмдэг илэрдэг тул чөлөөт цөмийн ялгаралтын спектрийн шугам нь энергийн хуваарийн дагуу энергийн хэмжээгээр шилжинэ. Рбуурах чиглэлд буцаж ирдэг. Энэ шилжилт нь өөрөө бага, ялангуяа квант энергитэй (10 4 эВ) харьцуулахад бага боловч спектрийн шугамын байгалийн өргөнтэй (10 -8 эВ) харьцуулахад их байна. Шингээлтийн спектрийн шугам нь мөн ижил төстэй байдлаар шилжинэ (учир нь энд шингээгч цөмийн буцах энергийг харгалзан үзэх шаардлагатай), гэхдээ илүү өндөр энерги рүү ("урвуу", өөрөөр хэлбэл сөрөг тэмдэгтэй). Байгалийн өргөн нь ~10 -8 эВ-ийн шугамууд 2-оор зөрөх болно Р= 10_3 e (Зураг 9.10). Тиймээс авч үзэх нөхцөлийн дагуу спектрийн шугамын давхцал бараг байдаггүй (резонанс нөхцөл хангагдаагүй), тиймээс резонансын шингээлт байхгүй байна.

Цагаан будаа. 9.10.

Резонансын ажиглалтад саад учруулж буй хоёр дахь хүчин зүйл бол атомуудын дулааны хөдөлгөөн юм. Янз бүрийн цөмүүд санамсаргүй дулааны хөдөлгөөнд у-квант ялгаруулж чаддаг. Энэ тохиолдолд Доплер эффектийн эмх замбараагүй илрэлийн үр дүнд (1.5.2.2 ба 2.8.4-р хэсгийг үзнэ үү) ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд (9.10-т заасан өргөн хүртэл) өргөжих болно. D),Түүнээс гадна, өрөөний температурт энэ тэлэлт нь шугамын байгалийн өргөнөөс хамаагүй их байдаг (Зураг 9.10-ийн нарийн шугам). Үүний үр дүнд зөвхөн спектрийн шугамын "сүүл" хэсэгчлэн давхцаж болно (9.10-р зураг дээрх тасархай хэсгүүд), шингээлт нь хүлээгдэж буй үр нөлөөний бага хэмжээний байх болно.

Эх үүсвэрийн цөм болон шингээгч цөмийг хатуу биед, жишээлбэл, болор торонд оруулбал огт өөр дүр зураг ажиглагдах болно. Энэ тохиолдолд анализ хийхдээ талстыг бүхэлд нь хаалттай систем гэж үзэх ёстой. Эффектийн онол (болор дахь атомуудын холболтын энергиээс бага у-квантын энергитэй үед) нэг цөмөөс у-квант ялгарах үед хоёр боломж хэрэгжиж болохыг харуулж байна. Эхний боломж бол y-квантны илүүдэл энергийг өөртөө авч явах уян долгион, хамтын өдөөлт - фонон (2.9.5 ба 10.3.1-ийг үзнэ үү) үүсгэх явдал юм. Энэ бол тархсан "резонансгүй" квант юм. Өөр нэг боломж бол буцах энергийг бүхэлд нь болор руу шилжүүлэх үед у-квантын ялгаралт байж болно (фононыг өдөөхгүйгээр шингээх). Энэ тохиолдолд (9.58) томъёонд үндсэн массын оронд буцах энергийн хувьд би, y-квант ялгаруулсан бол одоо макроскопийн массыг орлуулах хэрэгтэй (би)болор, тэгвэл өгөөж нь бараг л болно тэгтэй тэнцүү, ба у-квантийн энерги нь энергийн зөрүүтэй тэнцүү байна

?„озб - Eosn-Кристалд шууд тогтсон цөмийн цацрагийг авч үздэг тул дулааны хөдөлгөөний улмаас доплер тэлэх нь чөлөөт цөмтэй харьцуулахад бага байдаг. Үүний үр дүнд ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд бараг байгалийн өргөн хүртэл нарийсч, тэдгээрийн талбайнууд давхцах болно (максимууд давхцах болно) - резонанс үүснэ.

атомын дулааны чичиргээний үед тэнцвэрийн байрлалаас цөмийг нүүлгэн шилжүүлэх дундаж квадрат хаана байна (квант ялгаруулах чиглэлд - тэнхлэгийн дагуу) Өө)

Хатуу бие дэх у-квант резонансын шингээлтийн үзэгдлийг Германы физикч Р.Моссбауэр 1958 онд анх нээсэн бөгөөд үр нөлөө нь өөрөө түүний нэрийг авчээ. Үр нөлөө нь ухрахгүйгээр y цацрагийн ялгаралт ба резонансын шингээлтэд.Ламб, Моссбауэр нарын боловсруулсан онолын дагуу резонансын ялгарах (эсвэл шингэсэн) гамма квантуудын тоог тэдгээрийн нийт тооМоссбауэрийн эффектийн магадлал (эсвэл Дебай-Уоллерын хүчин зүйл) гэж нэрлэгддэг.

X =- - ялгарч буй (шингээсэн) квант долгионы урт.

Өөрөөр хэлбэл, магадлал нь болор дахь атомуудын хөдөлгөөнтэй шууд (экспоненциал) хамааралтай байдаг.

Y цацрагийн резонансын шингээлтийг туршилтаар хэрхэн ажиглах вэ? Үүнийг Зураг дээр үзүүлсэн диаграммыг ашиглан тайлбарлая. 9.11.

Цацрагийн эх үүсвэр ба шингээгчийн бодисууд ижил (тэдгээрийн электрон-цөмийн систем нь ижил) бөгөөд ижил гадаад нөхцөлд байна гэж үзье. Цацрагийн эх үүсвэр нь шингээгчтэй харьцуулахад тайван байх үед резонансын шингээлтийн хамгийн их утгыг ажиглах ёстой (харьцангуй хөдөлгөөний хурд o = 0). Жишээлбэл, эх үүсвэр нь шингээгчтэй харьцуулахад хөдөлж байх үед Доплер эффектийн нөлөөгөөр цацрагийн энергийг өөрчлөх замаар энэхүү резонансын шингээлтийг хялбархан тасалдуулж болох бөгөөд энэ нь маш бага хурд шаарддаг, учир нь "заслах" шаардлагатай байдаг.

ялгаруулалт ба шингээлтийн шугам Зураг. 9.11. Ажиглалтын төхөөрөмжтэй тэнцүү бага эрчим хүчний туршилтын байгууламжийн схем

Би хэд хэдэн Г-г мэднэ, үгүй Р.Моссбауэр эффект

--- ~ 10 -12 нөхцөлөөс бид харьцангуй А хурдыг тооцоолж болно Э

резонансыг устгаж болох эх үүсвэр ба шингээгчийн мэдэгдэхүйц хөдөлгөөн. Бид гайхалтай тоонуудыг (мм/с-ийн фракцаас см/с хүртэл) авдаг бөгөөд дүгнэлт: y-квантууд гэрлийн хурдаар тархдаг хэдий ч бага хурдтай харьцангуй хөдөлгөөн нь резонансыг алдагдуулдаг!

Шингээгчтэй харьцуулахад эх үүсвэрийн хурдаас хамааран шингээгчээр дамжсан цацрагийн эрчмийг хэмжих замаар шингээлтийн Mössbauer буюу гамма резонансын спектрийг олж авна (шингээлтийн спектр - Зураг 9.12).

Цагаан будаа. 9.12. Туршилтын гамма резонансын (Mössbauer) антиферромагнет FeF 3 шингээлтийн спектр, 4 К-т бүртгэгдсэн.

Ү-цацрагийн бодистой харьцах бусад бүх үйл явц, эдгээрийг дагалддаг боловч резонансын шинж чанартай байдаггүй, өөрөөр хэлбэл. цацрагийн эх үүсвэр ба шингээгчийн хөдөлгөөний харьцангуй хурдаас хамаарахгүй, спектрийн зургийг гажуудуулахгүй, Моссбауэрийн спектрт шууд харагдахгүй.

Моссбауэрын эффект дээр суурилсан туршилтын бусад аргуудыг ашиглах боломжтой, ялангуяа цацраг идэвхт цөм агуулсан цацрагийн эх үүсвэрийг судалж буй бодис болгон, зарим стандарт бодисыг шингээгч болгон ашиглах боломжтой. Энэ төрлийн спектроскопи гэж нэрлэдэг ялгаруулалттүүнчлэн тархсан резонансын цацрагтай туршилт гэх мэт.

Химийн хэрэглээМоссбауэр эффект ба түүн дээр суурилсан гамма резонансын спектроскопийн талаар дэд хэсэгт авч үзнэ.

Нэг бодисын эх үүсвэрээс фотоноор атомын түвшний резонансын өдөөлт амархан ажиглагддаг. Атомын цөмийн хувьд байдал өөр байна. Энэ нь гол төлөв цөмийн түвшний байгалийн өргөн Г нь ялгаруулагч цөм (эх үүсвэр) эсвэл шингээгч цөмийн (зорилтот) буцах энерги R-тэй харьцуулахад бага байдагтай холбоотой юм. Жишээлбэл, өдөөх энерги E = 14.4 keV дээр байрлах 57 Fe цөмийн эхний өдөөгдсөн түвшний байгалийн өргөн Г нь /τ = 4.6·10 -9 eV (хэмжих дундаж наслалт τ = 98 ns) -тэй тэнцүү байна. ялгаруулалт ба шингээлтийн хувьд - квантын хувьд энэ цөм нь буцах энергийг T R авдаг ~ E 2 /2Ms 2 ~ 0.02 эВ (энд M нь 57 Fe атомын масс).
Резонансын шингээлт нь зөвхөн R цөмийн буцах энерги нь цөмийн түвшний өргөнөөс бага байх тохиолдолд л тохиолдож болно Г.Моссбауэр γ-квантын резонансын шингээлтийн үзэгдлийг судалж байхдаа эх үүсвэрийн температурыг бууруулж, илрүүлсэн. шингээгдсэн фотонуудын тоо мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн, өөрөөр хэлбэл γ-квантуудын резонансын шингээлт ажиглагдсан. Чанарын хувьд үүнийг энэ тохиолдолд буцах импульс нь тусдаа цөм биш, харин γ квант ялгаруулж буй цөмүүд байрладаг бүх талстаар хүлээн авсантай холбон тайлбарлаж болно. Чөлөөт атомуудаас болор торонд холбогдсон атомууд руу шилжих үед нөхцөл байдал өөрчлөгдөнө. Эх үүсвэрийн температур буурах тусам бүх талст руу буцах импульс шилжих үед цөмийн шилжилтийн харьцангуй тоо нэмэгддэг. Үүний нөхцөл нь болорын температур, шилжилтийн энерги E γ бага байх тусам илүү таатай байдаг.
Моссбауэрийн эффект гэж нэрлэгддэг тэмдэглэсэн үзэгдлийг түвшний өргөнийг хэмжиж, Г = /τ хамаарлыг шалгахад нэн даруй ашигласан. 57 Fe-ийн эх үүсвэрээс ялгарах γ квантуудын 57 Fe-ийн резонансын шингээлтийг ажиглахын тулд цөмийн буцах энергийг нөхөх шаардлагатай бөгөөд энэ нь нийтдээ 2T R байна. Хэрэв бид түвшний байгалийн өргөнийг үл тоомсорловол ялгарч буй фотонуудын энерги E γ = E - T R-тэй тэнцүү байдаг бол резонанс ажиглагдахын тулд тэдгээр нь E γ = E + T R энергитэй байх ёстой. Ийм нөхөн олговрын нэг арга бол тухайн цацраг идэвхт эх үүсвэрийг хөдөлж буй төхөөрөмжид холбож, хурдыг тохируулах бөгөөд ингэснээр 2T R зөрүүг Доплер эффектээр нөхөх болно. Үүнийг хийхийн тулд судалж буй эх үүсвэрийг хөдлөх тэргэнцэр дээр суурилуулж, түүний v хурдыг өөрчлөхөд хангалттай бөгөөд ингэснээр Доплер эффектийн нөлөөгөөр резонансын шингээлтийн шугамыг хүссэн чиглэлд шилжүүлэх болно. Илрүүлэгч болон эх үүсвэрийн хооронд эх үүсвэртэй ижил изотопын найрлагатай шингээгчийг 1-р зурагт үзүүлсний дагуу байрлуулна. Буцалт байхгүй үед резонансын шингээлт v = 0 үед хийгдэх ёстой. Энэ тохиолдолд шингээгч дотор резонансын шингээлтэнд орсон фотонууд дараа нь өөр өөр чиглэлд дахин ялгардаг тул детекторын бүртгэсэн фотонуудын тоо хамгийн бага байх болно. болон дамжуулсан цацрагаас хасагдсан. Хурд v өөрчлөгдөхөд шингээлтийн шугамтай харьцуулахад ялгаралтын шугамын Доплерийн шилжилт өөрчлөгдөж, үр дүнд нь шугамын контурыг Зураг дээр үзүүлсэн шиг тэмдэглэнэ. 2. Цөмийн түвшний өргөн нь маш бага тул эх үүсвэрийг секундэд ердөө аравны нэг см хурдтай хөдөлгөх ёстой.

Нэгж эзэлхүүн дэх соронзон момент бүхий спин I агуулсан дээжийн нэгж хугацаанд шингэсэн радио давтамжийн талбайн энергийг (11.30) томъёогоор хялбархан тооцдог бөгөөд энэ нь давтамжтай эргэлдэх далайц бүхий радио давтамжийн талбайн нэгж хугацаанд өдөөгдсөн шилжилтийн магадлалыг тодорхойлдог. Хэрэв ханасан байдлыг үл тоомсорлож болох юм бол эргэлт бүрийн мужуудын популяцийн ялгаа тэнцүү байна.

Тиймээс нэгж хугацаанд шингэсэн нийт энерги нь тэнцүү байх болно

Эдгээр томьёо нь хэлбэрийн функцээр тооцсон эргэлтийн түвшний хязгаарлагдмал өргөний мөн чанарыг илчилдэггүй. Энэ өргөн нь спин хоорондын диполь-диполь харилцан үйлчлэл, гадаад талбайн нэг төрлийн бус байдал, дамжуулагч электронууд байдгаас металд байдаг орон нутгийн соронзон оронтой төстэй хэлбэлзэл гэх мэт зэргээс шалтгаалж болно. Бидний зорилгын хувьд a Тайвшруулах тодорхой механизм нь ээрэх системийг торны температурт байлгаж, улмаар ээрэх түвшний популяцийг Больцманы утгуудад байлгадаг.

Гэхдээ ээрэх систем нь энергийг шингээх баримт нь тэгээс өөр байх ёстой гэдгийг тодорхой ойлгох нь чухал юм.

цөмийн соронзлолын хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсэг нь түүний түвшний популяцийн санааг ашиглан эргэлтийн системийн хатуу тодорхойлолттой нийцэхгүй байна. Бүлэгт үзүүлсэн шиг. II, ийм тодорхойлолт нь статистикийн операторын диагональ бус матрицын элементүүд байхгүй, тиймээс хөндлөн соронзлол байхгүй гэж үздэг.

Далайн эргэлдэх соронзон орон нь шугаман туйлширсан талбараар бодитоор үүсгэгдэх ба өмнө дурдсанчлан эсрэг эргэлдэх бүрэлдэхүүн хэсгийн нөлөөллийг үл тоомсорлож болно. Дараа нь ээрэх системд шингэсэн радио давтамжийн хүч нь тэнцүү байна

Хэрэв ээрэх системийн радио давтамжийн талбартай харилцан үйлчлэл нь хангалттай бага бол ээрэх системийн урвал нь энэ талбартай пропорциональ байна гэж үзэж болох бөгөөд үүнийг хэлбэрээр бичиж болно.

харилцаанаас үл хамааран радио давтамжийн мэдрэмтгий байдлын бодит ба төсөөллийн хэсгүүд хаана байна

Энд тэмдэг нь жинхэнэ хэсгийг илэрхийлдэг.

Эргэлтийн системийн микроскопийн бүтцийн талаархи санаан дээр үндэслэсэн тооцооллын аргыг Бүлэгт тайлбарлах болно. IV.

(III.6)-г (III.5)-д орлуулснаар энэ илэрхийллийг (III.4)-тэй харьцуулж, (III.1) томъёог ашиглан олж авна.

Хүлээн зөвшөөрөгдсөн тэмдэглэгээний дагуу , тиймээс сөрөг утгыг авч болно гэдгийг уншигчид андуурч болохгүй. Шингээсэн хүч нь бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ буюу ( оноос хойш ) учраас эерэг байх болно.

Статик мэдрэмтгий байдлыг холбодог (III.8) хамааралд квант механик хэмжигдэхүүн байхгүй гэдгийг тэмдэглэж болно. Энэ нь Крамерс-Крониг гэж нэрлэгддэг харилцааны үр дагавар юм; Сүүлийнх нь шугаман системд хүчинтэй бөгөөд синусоид өдөөлтөд үзүүлэх хариу урвалын бодит ба төсөөллийн хэсгүүдийг холбодог. Эдгээр харилцаа нь хэлбэртэй байна

Энэ бүлгийн төгсгөлд харуулах болно. тэмдэг нь интегралуудыг үндсэн утгынх нь утгаар авч байгааг харуулж байна

Цөмийн соронзон судлалыг судлахдаа эдгээр томъёог ашиглахдаа болгоомжтой байх хэрэгтэй. Тодорхойлолтоор бол (III.6)-д тэгш ба - сондгой функц байна.Цөмийн соронзонд бид ихэвчлэн хэлбэлзэх талбарт бус эргэлдэх талбарт үзүүлэх хариу урвалыг тооцдог бөгөөд энэ аргаар тооцоолсон прецессийн соронзжилтыг дараах байдлаар тооцож болно. эсрэг эргэлдэх бүрэлдэхүүн хэсгийн нөлөөллийг үл тоомсорлож болох тохиолдолд л хэлбэлзэгч талбарт үзүүлэх хариу үйлдэл. Болъё

давтамжтай эргэлддэг соронзон орны хариу үйлдэл юм

Шугаман туйлширсан талбарт, өөрөөр хэлбэл тухайн тохиолдолд эсрэг чиглэлд эргэлдэж буй хоёр талбайн нийлбэрт үзүүлэх хариу үйлдэл шугаман системшиг харагдаж байна

Давтамж нь резонансын давтамжаас хол байх тусам утгууд нь маш бага байдаг тул эдгээр утгыг (III.8a) орлуулж, жижиг нэр томъёог авч, үл тоомсорлодог; бид Крамерс-Крониг харилцааг зорилгодоо илүү тохиромжтой хэлбэрээр олж авдаг

Хэрэв тэгш функц (тэгш хэмтэй резонансын муруй) бол эхний хамаарлаас (III.8c) энэ нь сондгой функц y ба (III.8) илэрхийлэлийг олж авахын тулд эхний хамаарлыг (III.8a) оруулъя. ) Дараа нь

Хаана нь тогтмол бөгөөд нэгдмэл байдалд нормчлогдсон хэлбэрийн функц гэж бичснээр бид статикаас илүү мэдрэмжтэй байдаг.

Мөхөх сул RF-ийн талбайн үр дүнгийн энгийн байдал нь RF-ийн талбар нь ханалт үүсгэх хангалттай хүчтэй болоход үүсдэг хүндрэлээс ялгаатай байх ёстой. Хүчтэй радио давтамжийн эвдрэлд өртөх эргэлтийн системийн үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглахын тулд зарим таамаглалыг хийх ёстой. дотоод бүтэцэнэ систем, шугамын өргөн ба сулрах механизмын шинж чанар. Маш тодорхой загварын хувьд (эргэлтийн хоорондын харилцан үйлчлэлгүй, хүчтэй мөргөлдөөн байхгүй) холбогдох тооцоог Бүлэгт хийсэн. II.

Mössba uera effe kt, g-цацрагийн эх үүсвэр ба шингээгч нь хатуу, g-квантуудын энерги бага (~ 150 кеВ) үед ажиглагдсан атомын цөмөөр g-квантыг резонансын шингээлт. Заримдаа Моссбауэрын эффектийг буцалтгүй резонансын шингээлт эсвэл цөмийн гамма резонанс (NGR) гэж нэрлэдэг.

1958 онд Р.Моссбауэр хатуу биетүүдийн нэг хэсэг болох цөмүүдийн хувьд g-шилжилтийн бага энергитэй үед буцалтаас болж энергийг алдагдуулахгүйгээр g-квантуудын ялгаралт, шингээлт явагддаг болохыг олж мэдсэн. Ялгарал ба шингээлтийн спектрүүдэд g шилжилтийн энергитэй яг тэнцүү энергитэй шилжилтгүй шугамууд ажиглагдаж, эдгээр шугамын өргөн нь байгалийн өргөн G-тэй тэнцүү (эсвэл маш ойрхон) байна. Энэ тохиолдолд ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд давхцдаг бөгөөд энэ нь гамма цацрагийн резонансын шингээлтийг ажиглах боломжийг олгодог.

Моссбауэрын эффект гэж нэрлэгддэг энэхүү үзэгдэл нь хатуу биет дэх атомуудын хөдөлгөөний хамтын шинж чанартай холбоотой юм. Хатуу биет дэх атомуудын хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас буцах энерги нь тусдаа цөмд шилждэггүй, харин болор торны чичиргээний энерги болон хувирдаг, өөрөөр хэлбэл ухрах нь фонон үүсэхэд хүргэдэг. Харин буцах энерги (цөм тус бүрээр тооцсон) тухайн болорын фонон энергийн дундаж үзүүлэлтээс бага байвал ухрах нь фонон үүсэх бүрт хүргэхгүй. Ийм "фононгүй" тохиолдолд ухрах нь болорын дотоод энергийг өөрчилдөггүй. Кристал бүхэлдээ g-квантын буцах импульсийг хүлээн авдаг кинетик энерги нь маш бага юм. Энэ тохиолдолд импульсийн дамжуулалтыг эрчим хүчний дамжуулалт дагалддаггүй тул ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамын байрлал нь шилжилтийн E энергитэй яг тохирч байх болно.

Хэрэв g шилжилтийн энерги хангалттай бага байвал ийм үйл явцын магадлал хэдэн арван хувьд хүрдэг; Практикт Mössbauer эффект нь зөвхөн D E » 150 keV-д ажиглагддаг (E нэмэгдэх тусам ухрах үед фонон үүсэх магадлал нэмэгддэг). Моссбауэрын нөлөөний магадлал нь температураас ихээхэн хамаардаг. Ихэнхдээ Моссбауэрын эффектийг ажиглахын тулд гамма цацрагийн эх үүсвэр ба шингээгчийг шингэн азот эсвэл шингэн гелий температурт хөргөх шаардлагатай байдаг, гэхдээ маш бага энергитэй гамма шилжилтийн хувьд (жишээлбэл, гамма шилжилтийн хувьд E = 14.4 кев) 57 Fe цөм буюу 119 Sn) Mössbauer цөмийн g шилжилтийн хувьд 23.8 кев, нөлөөлөл нь 1000 ° C-аас дээш температурт ажиглагдаж болно. Бусад бүх зүйл тэнцүү байх тусам Моссбауэрын эффектийн магадлал их байх тусам хатуу биет дэх атомуудын харилцан үйлчлэл хүчтэй байх тусам фонон энерги их байх болно. Иймд болорын Дебай температур өндөр байх тусам Моссбауэрын эффект үүсэх магадлал өндөр болно.

Чухал өмчМессбауэрийн эффектийг лабораторийн туршилтаас судалгааны чухал арга болгон өөрчилсөн буцалтгүй резонансын шингээлт нь маш бага шугамын өргөн юм. Шугамын өргөнийг Моссбауэрын эффект бүхий g-квантийн энергитэй харьцуулсан харьцаа нь жишээлбэл, 57 Fe цөмийн хувьд "3´ 10 -13", 67 Zn цөмийн хувьд "5.2´ 10 -16" байна. Хэт улаан туяаны болон цахилгаан соронзон долгионы үзэгдэх хүрээн дэх хамгийн нарийн шугамын эх үүсвэр болох хийн лазерт ч ийм шугамын өргөн хүрч чадаагүй байна. Моссбауэрын эффектийн тусламжтайгаар g-квантын энерги нь шингээгч цөмийн шилжилтийн энергиээс маш бага хэмжээгээр (»G эсвэл G-ийн жижиг фракцууд) ялгаатай процессуудыг ажиглах боломжтой болсон. . Ийм энергийн өөрчлөлт нь ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамыг бие биентэйгээ харьцуулахад нүүлгэн шилжүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь хэмжиж болох резонансын шингээлтийн хэмжээг өөрчлөхөд хүргэдэг.

Харьцангуйн онолоор урьдчилан таамагласан квант давтамжийн өөрчлөлтийг лабораторийн нөхцөлд хэмжих боломжтой туршилтаар Моссбауэрын эффектийг ашиглахад үндэслэсэн аргуудын чадавхийг сайн харуулсан болно. цахилгаан соронзон цацрагдэлхийн таталцлын талбарт . Энэхүү туршилтанд (R. Pound, G. Rebki, USA, 1959) g-цацрагийн эх үүсвэр нь шингээгчээс дээш 22.5 м өндөрт байрласан байна. Таталцлын потенциалын харгалзах өөрчлөлт нь g-квантын энергийг 2.5º10-15-аар харьцангуй өөрчлөхөд хүргэсэн байх ёстой. Ялгарал, шингээлтийн шугамын шилжилт нь онолын дагуу болсон.

Хатуу бодисын атомын цөмд үйлчилдэг дотоод цахилгаан ба соронзон орны нөлөөн дор (Болор талбарыг үзнэ үү), түүнчлэн нөлөөн дор гадаад хүчин зүйлүүд(даралт, гадаад соронзон орон) нүүлгэн шилжүүлэлт, цөмийн энергийн түвшний хуваагдал үүсч, улмаар шилжилтийн энерги өөрчлөгдөж болно. Эдгээр өөрчлөлтийн хэмжээ нь хатуу бодисын микроскопийн бүтэцтэй холбоотой байдаг тул ялгарах болон шингээлтийн шугамын шилжилтийг судлах нь хатуу бодисын бүтцийн талаархи мэдээллийг авах боломжийг олгодог. Эдгээр шилжилтийг Моссбауэр спектрометр ашиглан хэмжиж болно. будаа. 3). Хэрэв шингээгчтэй харьцуулахад v хурдтай хөдөлж буй эх үүсвэрээс g - квант ялгардаг бол Доплер эффектийн үр дүнд шингээгч дээр туссан g - квант энерги нь Ev/c хэмжээгээр өөрчлөгддөг (цөмийн хувьд ихэвчлэн ашиглагддаг. Моссбауэрын эффектийг ажиглахад E энергийн G-ийн өөрчлөлт нь v хурдны утгуудад 0.2-10 мм/сек байна). Резонансын шингээлтийн хэмжээ v (Мёсбауэрийн резонансын шингээлтийн спектр) -ээс хамаарах хамаарлыг хэмжих замаар ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд яг резонансын үед, өөрөөр хэлбэл шингээлт хамгийн их байх үед хурдны утгыг олно. v-ийн утга нь суурин эх үүсвэр ба шингээгчийн ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамын хоорондох D E шилжилтийг тодорхойлно.

Асаалттай будаа. 4, мөн нэг шугамаас бүрдэх шингээлтийн спектрийг харуулж байна: ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд бие биенээсээ харьцангуй шилждэггүй, өөрөөр хэлбэл v = 0 үед яг резонансаар байна. Ажиглагдсан шугамын хэлбэрийг хангалттай нарийвчлалтайгаар тодорхойлж болно. Лоренцын муруй (эсвэл Брейт - Вигнерийн томъёо) 2G-ийн хагас өндөрт өргөнтэй. Ийм спектр нь зөвхөн эх үүсвэр ба шингээгчийн бодисууд химийн хувьд ижил байх ба эдгээр бодис дахь атомын цөмд соронзон болон нэг төрлийн бус цахилгаан орон нөлөө үзүүлэхгүй байх үед л ажиглагддаг. Ихэнх тохиолдолд атомын цөмүүдийн цөмийн гаднах цахилгаан ба соронзон оронтой харилцан үйлчлэлцсэний улмаас спектрүүдэд хэд хэдэн шугам (хэт нарийн бүтэц) ажиглагддаг. Хэт нарийн бүтцийн шинж чанар нь газрын болон өдөөгдсөн төлөвт байгаа бөөмийн шинж чанар, ялгаруулах, шингээх бөөм зэрэг хатуу бодисын бүтцийн онцлогоос хамаарна.

Цөмийн гаднах оронтой атомын цөмийн харилцан үйлчлэлийн хамгийн чухал хэлбэрүүд нь цахилгаан монопол, цахилгаан квадруполь, соронзон диполийн харилцан үйлчлэл юм. Цахилгаан монополийн харилцан үйлчлэл нь цөмийн бүс нутагт түүнийг хүрээлэн буй электронуудын үүсгэсэн цахилгаан статик оронтой цөмийн харилцан үйлчлэл юм; Энэ нь шингээлтийн спектрийн d шугамын шилжилтийг бий болгоход хүргэдэг ( будаа. 4, б) хэрэв эх үүсвэр ба угаалтуур нь химийн хувьд ижил биш эсвэл тархалт цахилгаан цэнэгцөмд газар ба өдөөгдсөн төлөвт өөр өөр байдаг (Атомын цөмийн изомеризмыг үзнэ үү). Энэ гэж нэрлэгддэг изомер буюу химийн шилжилт нь цөмийн бүс дэх электрон нягттай пропорциональ бөгөөд түүний хэмжээ нь чухал шинж чанархатуу биет дэх атомуудын химийн холбоо (Болор хими-г үзнэ үү). Энэхүү шилжилтийн хэмжээгээр химийн бондын ион ба ковалент шинж чанар, химийн нэгдлүүдийн атомуудын үр ашигтай цэнэг, молекулыг бүрдүүлдэг атомуудын цахилгаан сөрөг байдал гэх мэтийг дүгнэж болно. Химийн шилжилтийг судлах нь атомын цөм дэх цэнэгийн тархалтын талаар мэдээлэл авах боломжийг олгодог.

Хатуу биеийн физикийн Моссбауэр эффектийн чухал шинж чанар нь түүний магадлал юм. Моссбауэрын эффектийн магадлал ба түүний температураас хамаарлыг хэмжих нь хатуу биет дэх атомуудын харилцан үйлчлэлийн онцлог, болор тор дахь атомуудын чичиргээний талаар мэдээлэл авах боломжийг олгодог. Моссбауэр эффектийг ашигладаг хэмжилтүүд нь маш сонгомол байдаг, учир нь Туршилт бүрт резонансын шингээлт нь зөвхөн нэг төрлийн цөмд ажиглагддаг. Аргын энэ онцлог нь Моссбауэрын эффект ажиглагдаж буй атомууд нь хатуу биетүүдийн хольц хэлбэрээр байдаг тохиолдолд Моссбауэр эффектийг үр дүнтэй ашиглах боломжийг олгодог. Моссбауэр эффектийг 41 элементийн хольцын изотопын электрон төлөвийг судлахад амжилттай ашигласан; Тэдний дундаас хамгийн хөнгөн нь 40 К, хамгийн хүнд нь 243 Ат.

Лит.: Моссбауэрын нөлөө. Бямба. Урлаг, ред. Ю.Кагана, М., 1962; Моссбауэр Р., РК эффект ба түүний нарийн хэмжилтийн ач холбогдол, цуглуулгад: Шинжлэх ухаан ба хүмүүнлэг, М., 1962; Фрауенфельдер Г., Моссбауэрын нөлөө, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, М., 1964; Вертхайм Г., Моссбауэрын нөлөө, хөрвүүлэлт. Англи хэлнээс, М., 1966; Spinel V.S., Кристал дахь гамма цацрагийн резонанс, М., 1969; Моссбауэр спектроскопийн химийн хэрэглээ, транс. англи хэлнээс, ed. V. I. Голданский [болон бусад], М., 1970; Моссбауэрын нөлөө. Бямба. нийтлэлийн орчуулга, ed. Н.А.Бургов, В.В.Скляревский, хөрвүүлэлт. Англи, Герман, М., 1969.

Н.Н.Делягин.

Цагаан будаа. 3. Моссбауэр спектрометрийн хялбаршуулсан диаграмм; Механик эсвэл электродинамик төхөөрөмж ашиглан g-квантын эх үүсвэрийг шингээгчтэй харьцуулахад v хурдтайгаар эргүүлэх хөдөлгөөнд оруулдаг. g-цацрагийн мэдрэгчийг ашиглан шингээгчээр дамжин өнгөрөх g-квантуудын урсгалын эрчмийн v хурдаас хамаарлыг хэмждэг.

Цагаан будаа. 4. Моссбауэрийн резонансын g-квант шингээлтийн спектр: I - шингээгчээр дамжин өнгөрөх g-квантуудын урсгалын эрчим, v - g-квантуудын эх үүсвэрийн хөдөлгөөний хурд; a - ялгаруулалт ба шингээлтийн нэг шугам, v = 0 үед бие биенээсээ харьцангуй шилждэггүй; b - шугамын изомер буюу химийн шилжилт. Шилжилт d нь цөмийн бүс дэх электрон нягтралтай пропорциональ бөгөөд хатуу бодис дахь атомуудын химийн бондын шинж чанараас хамааран өөр өөр байдаг; c - 57 Fe, 119 Sn, 125 Te гэх мэт изотопуудад ажиглагдсан квадруполь давхар. D хуваагдлын хэмжээ нь градиенттай пропорциональ байна. цахилгаан оронүндсэн бүсэд: g - соронзон дараалсан материалын шингээлтийн спектрт ажиглагдсан соронзон хэт нарийн бүтэц. Бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох зай нь хурцадмал байдалтай пропорциональ байна соронзон орон, хатуу биет дэх атомуудын цөмд үйлчилдэг.

Цагаан будаа. 1. g-квантуудын ялгаралт ба резонансын шингээлтийн үйл явцын бүдүүвч дүрслэл; Ялгарах ба шингээгч цөмүүд нь ижил тул тэдний өдөөгдсөн E" ба E"" төлөвүүдийн энерги тэнцүү байна.

Цагаан будаа. 2. E g шилжилтийн энергитэй харьцуулахад ялгарах ба шингээлтийн шугамын шилжилт; G - шугамын өргөн.

Атомууд нь үндсэн төлөвөөс хамгийн ойрын өдөөгдсөн төлөв рүү шилжихэд тохирсон давтамжийн гэрлийг ялангуяа эрчимтэй шингээдэг. Энэ үзэгдлийг резонансын шингээлт гэж нэрлэдэг. Дараа нь үндсэн төлөв рүү буцаж ирэхэд атомууд резонансын давтамжийн фотоныг ялгаруулдаг. Харгалзах цацрагийг резонансын цацраг эсвэл резонансын флюресцент гэж нэрлэдэг. Резонансын флуоресценцийн үзэгдлийг 1904 онд Р.Вуд нээсэн.Вуд натрийн уур нь натрийн шар шугамд тохирсон гэрлээр цацруулж, ижил долгионы урттай цацраг ялгаруулж эхэлдэг болохыг олж мэдсэн. Дараа нь мөнгөн усны уур болон бусад олон тохиолдолд ижил төстэй гэрэлтэлт ажиглагдсан. Резонансын шингээлтийн улмаас флюресцент бодисоор дамжин өнгөрөх гэрэл сулардаг.

Атом шиг атомын цөмсалангид энергийн түвшинтэй байх ба хамгийн бага нь хэвийн, үлдсэн хэсэг нь догдолсон гэж нэрлэгддэг. Эдгээр түвшний хоорондох шилжилт нь богино долгионы цахилгаан соронзон цацраг үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд үүнийг -цацраг гэж нэрлэдэг (§ 70-ыг үзнэ үү). Үзэгдэх гэрэлд ажиглагддаг атомын резонансын флюресценцтэй төстэй цөмийн резонансын флюресценцийн үзэгдэл -цацрагуудын хувьд байдаг гэж найдаж болно. Гэсэн хэдий ч резонансын флюресценцийг -цацрагаар ажиглах урт хугацаандбүтсэнгүй. Эдгээр бүтэлгүйтлийн шалтгаан нь дараах байдалтай байна. § 30-д харгалзах шилжилтийг харуулсан квант системхоёр төлөвийн хооронд ялгаралтын шугам ба шингээлтийн шугам нь бие биенээсээ харьцангуй шилждэг бөгөөд R нь буцах энерги бөгөөд (30.10) томъёогоор тодорхойлогддог. Үзэгдэх гэрлийн хувьд шилжилт нь спектрийн шугамын өргөнөөс хэд хэдэн дарааллаар бага хэмжээтэй байдаг тул ялгаруулах болон шингээлтийн шугамууд хоорондоо бараг давхцдаг. -цацрагын хувьд нөхцөл байдал өөр байна. Фотоны энерги ба импульс нь харагдах гэрлийн фотоныхоос хэд дахин их байдаг. Тиймээс буцах энерги R нь бас их байдаг бөгөөд энэ тохиолдолд дараах байдлаар бичих ёстой.

цөмийн масс хаана байна.

β-туяа спектроскопийн хувьд давтамжийн оронд энергийг ашиглах нь заншилтай байдаг. Тиймээс бид спектрийн шугамын өргөн, шугамын шилжилт гэх мэтийг энергийн нэгжээр илэрхийлж, харгалзах давтамжийг үржүүлнэ. Планкийн тогтмол.

Эдгээр нэгжид спектрийн шугамын байгалийн өргөнийг Γ утга (томъёо (30.2)-ыг үзнэ үү), ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамын шилжилтийг - утга, шугамын Доплер тэлэхийг - утгаар тодорхойлно.

(30.14-ийг үзнэ үү).

-квантуудын энерги нь ихэвчлэн -ээс хооронд хэлбэлздэг (энэ нь муж дахь давтамж ба долгионы урттай тохирч байна). 100) дарааллын масстай тохиолдолд буцах энерги R-ийг тооцоолъё. Үнэ цэнэ нь байх болно. Иймд (50.1)-д заасны дагуу

ба 2R шугамын шилжилт нь .

Г спектрийн шугамын байгалийн өргөнийг (30.1) томъёогоор тодорхойлно. Цөмийн өдөөгдсөн төлөв байдлын ердийн амьдралын хугацаа нь . Энэ амьдралын хугацаа нь тохирч байна

Масстай цөмийн хувьд дундаж хурдөрөөний температурт дулааны хөдөлгөөн ойролцоогоор 300 м/с байна. Энэ хурдтай үед Доплер шугамын өргөн c чухал

(томъёо (50.2)-ыг үзнэ үү).

Бидний олж авсан Γ утгуудын харьцуулалт нь өрөөний температурт цөмөөс ялгарах спектрийн шугамын өргөнийг голчлон Доплерийн өргөнөөр тодорхойлдог бөгөөд ойролцоогоор 0.2 эВ байна гэсэн дүгнэлтэд хүргэж байна. Ялгаралт ба шингээлтийн шугамын шилжилтийн хувьд бид утгыг олж авсан. Тиймээс 100 кВ-ын энергитэй харьцангуй зөөлөн цацрагийн хувьд ч ялгарах ба шингээлтийн шугамын шилжилт нь спектрийн шугамын өргөнтэй ижил дараалалтай болж хувирдаг. Фотоны энерги нэмэгдэхийн хэрээр R нь D (50.2)-тай пропорциональ)-аас илүү хурдан өсдөг ((50.1) харна уу). Зураг дээр. Зураг 50.1-д фотонуудын ердийн зургийг үзүүлэв харилцан зохицуулалтялгаруулалт ба шингээлтийн шугам.

Ялгарсан фотонуудын зөвхөн багахан хэсэг нь (тэдгээрийн харьцангуй тоог ялгаруулах шугамын харгалзах ордноор тодорхойлдог) резонансын шингээлтийг мэдрэх боломжтой бөгөөд шингээх магадлал бага байдаг (энэ магадлалыг цацрагийн ординатаар тодорхойлно. шингээх шугам).

1958 он хүртэл -цацрагийн эх үүсвэр нь шингээгч бодис руу v хурдтайгаар хөдөлдөг төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар -цацрагийн резонансын шингээлтийг ажиглаж болно. Эргэдэг дискний амсар дээр цацраг идэвхт бодис байрлуулснаар ийм үр дүнд хүрсэн (Зураг 50.2). Диск нь цацрагийг шингээдэг асар том хар тугалганы бамбай дотор байв. Цацрагийн туяа нарийн сувгаар гарч, шингээгч бодис дээр унасан.

Шингээгчийн ард суурилуулсан фотон тоолуур нь шингээгчээр дамжин өнгөрөх цацрагийн эрчмийг бүртгэсэн. Доплер эффектийн улмаас эх үүсвэрээс ялгарах -цацрагийн давтамж нь v нь шингээгчтэй харьцуулахад эх үүсвэрийн хурд юм. Дискний эргэлтийн хурдыг зөв сонгосноор резонансын шингээлтийг ажиглах боломжтой байсан бөгөөд үүнийг тоолуураар хэмжсэн -цацрагийн эрчмийг бууруулснаар илрүүлсэн.

1958 онд Р.Л.Моссбауэр -цацрагийн цөмийн резонансын шингээлтийг судалсан (191 масстай иридиумын изотоп; § 66-г үзнэ үү). Харгалзах шилжилтийн энерги нь 129 кВ, буцах энерги нь , өрөөний температурт Доплер тэлэх нь . Тиймээс ялгаруулалт ба шингээлтийн шугамууд хэсэгчлэн давхцаж, резонансын шингээлт ажиглагдаж болно. Шингээлтийг багасгахын тулд Моссбауэр эх үүсвэр ба шингээгчийг хөргөхөөр шийдсэн бөгөөд ингэснээр Доплерийн өргөнийг багасгаж, улмаар шугамын давхцлыг бууруулна гэж найдаж байв. Гэсэн хэдий ч Моссбауэр хүлээгдэж буй бууралтын оронд резонансын шингээлтийн өсөлтийг олж илрүүлэв.

Моссбауэр эх үүсвэр ба шингээгчийг шингэн гелиээр хөргөсөн босоо хоолойд байрлуулсан суурилуулалтыг бүтээжээ. Эх сурвалж нь харилцан үйлчилдэг урт бариулын төгсгөлд бэхлэгдсэн байв.

Энэхүү тохиргоотой ажиллахдаа Моссбауэр секундэд хэдэн см-ийн дарааллын эх үүсвэрийн шугаман хурдаар резонансын шингээлт алга болсныг ажиглав. Туршилтын үр дүн нь хөргөлттэй 1911 онд -цацраг ялгаруулах, шингээх шугамууд давхцаж, G-ийн байгалийн өргөнтэй тэнцүү маш бага өргөнтэй болохыг харуулж байна. Энэ нь уян харимхай үзэгдэл (өөрөөр хэлбэл өөрчлөлт дагалддаггүй) юм. дотоод энергибие) -квантын ялгаралт буюу шингээлтийг Моссбауэрийн эффект гэж нэрлэдэг.

Удалгүй Моссбауэрын эффектийг бусад хэд хэдэн бодисоос олж илрүүлэв. Гол нь маш сайн үр нөлөө нь температур хүртэл ажиглагддаг тул хөргөх шаардлагагүй. Үүнээс гадна, энэ нь маш бага байгалийн шугамын өргөнтэй.

Моссбауэрын эффектийн физик мөн чанарыг тодруулж эхэлцгээе. Зангилаанд байрлах цөмөөс -квант ялгарах үед болор тор, шилжилтийн энерги нь зарчмын хувьд квант, квант ялгаруулсан цөм, бүхэл бүтэн хатуу бие, эцэст нь торны чичиргээний хооронд хуваарилагдаж болно. Сүүлчийн тохиолдолд фононууд -кванттай хамт гарч ирнэ. Эдгээр боломжуудад дүн шинжилгээ хийцгээе. Цөмийг сүлжээн дэх байр сууриа орхиход шаардагдах энерги нь дор хаяж эВ, харин буцах энерги R нь электронвольтийн аравны хэдэн хувиас хэтрэхгүй байна. Тиймээс цөм нь квант ялгаруулсан атом нь торонд байр сууриа өөрчилж чадахгүй. Хатуу бие бүхэлдээ хүлээн авах буцах энерги нь маш бага тул үүнийг үл тоомсорлож болно (энэ энергийг (50.1) дэх цөмийн массыг биеийн массаар солих замаар тооцоолж болно). Тиймээс шилжилтийн энергийг зөвхөн квант ба фононуудын хооронд тарааж болно. Моссбауэрын шилжилт нь торны чичиргээний төлөв өөрчлөгдөхгүй ба -квант шилжилтийн бүх энергийг хүлээн авбал үүсдэг.

Тиймээс болор торны зангилаанд байрлах цөмд квант ялгарах буюу шингээх үед хоёр үйл явц тохиолдож болно: 1) торны чичиргээний төлөвийн өөрчлөлт, өөрөөр хэлбэл фононуудын өдөөлт, 2) дамжуулалт. -квантын импульс нь бүхэлдээ торны чичиргээний төлөвийг өөрчлөхгүйгээр, өөрөөр хэлбэл уян хатан ялгаралт ба шингээлт - квант. Эдгээр процесс бүр нь тодорхой магадлалтай бөгөөд түүний утга нь болор, квант энерги, температурын өвөрмөц шинж чанараас хамаардаг. Температур буурах тусам уян хатан үйл явцын харьцангуй магадлал нэмэгддэг.

Уян хатан бус үйл явцын хувьд том хэмжээний энергитэй фононууд голчлон өдөөгдөж байх ёстойг харуулахад хялбар байдаг - торны чичиргээний хамгийн их давтамж, 0 - Дебай температур; § 48-г үзнэ үү).

Давтамжийн хэлбэлзэл нь долгионы урттай тохирч байна (48.3)-ийн дараах догол мөрийг үзнэ үү). Энэ тохиолдолд хөрш атомууд эсрэг фазын үед хөдөлдөг бөгөөд энэ нь ялгаруулж буй атом бүх буцах энергийг R хүлээн авч, дараа нь хөрш атомыг цохиход тохиолддог. Урт долгионыг (доод давтамж) өдөөхийн тулд хэд хэдэн атомыг нэгэн зэрэг хөдөлгөх шаардлагатай бөгөөд энэ нь магадлал багатай юм. Тиймээс, нэг атомын цацраг идэвхт задралын үед олж авсан буцах энерги R нь хамгийн их давтамжтай фонон энергитэй тэнцүү буюу түүнээс их байвал торны чичиргээний өдөөх магадлал өндөр байх болно.

У. Тиймээс хэмжигдэхүйц резонансын шингээлтийг олж авахын тулд хөргөлтийн тусламжтайгаар торны чичиргээг өдөөх магадлалыг багасгах шаардлагатай. У. Үүний улмаас өрөөний температурт ч гэсэн цөмийн шилжилтийн нэлээд хэсэг нь уян хатан байдлаар явагддаг.

Зураг дээр. Зураг 50.3-д -квантуудын ялгаралт ба шингээлтийн ердийн спектрийг харуулав (E нь -квант,

Эрчим хүч, R - буцах дундаж энерги).

Хоёр спектр нь уян харимхай процесст тохирсон бараг ижил нарийн шугамуудыг агуулдаг. Эдгээр шугамууд нь торны чичиргээний төлөвийн өөрчлөлт дагалддаг процессын улмаас үүссэн өргөн шилжсэн шугамын дэвсгэр дээр байрладаг. Температур буурах тусам дэвсгэр нь суларч, уян хатан үйл явцын эзлэх хувь нэмэгддэг боловч хэзээ ч нэгдмэл байдалд хүрдэггүй.

Моссбауэр эффект нь олон тооны хэрэглээг олсон. Цөмийн физикт энэ нь бөөмийн өдөөгдсөн төлөв байдлын амьдралын хугацааг (G-ээр) олох, түүнчлэн эргэлтийг тодорхойлоход хэрэглэгддэг. соронзон моментба цөмийн цахилгаан дөрвөлжин момент. Хатуу биеийн физикт Моссбауэр эффектийг болор торны динамикийг судлах, талст дахь дотоод цахилгаан ба соронзон орныг судлахад ашигладаг.

Моссбауэрын шугамын өргөн нь маш бага тул хөдөлж буй эх үүсвэрийн арга нь -квантуудын энергийг 15 дахь чухал оронтой харьцуулахад асар өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжих боломжийг олгодог. Америкийн физикч Паунд, Ребка нар харьцангуйн ерөнхий онолоор таамагласан фотоны давтамжийн таталцлын улаан шилжилтийг илрүүлэхийн тулд энэ нөхцөл байдлыг ашиглажээ. -аас ерөнхий онолХарьцангуйн онол нь таталцлын потенциал өөрчлөгдөхөд фотоны давтамж өөрчлөгдөх ёстой гэсэн үг юм. Энэ нь фотон нь таталцлын масстай тэнцүү бөөмс шиг ажилладагтай холбоотой юм (1-р боть 71-р зүйлийг үз). Иймээс, эрчим хүч g-ээр тодорхойлогддог жигд таталцлын талбарт l замаар хүчний чиглэлийн эсрэг чиглэлд өнгөрөхөд фотоны энерги багасах ёстой. Тиймээс фотоны энерги нь тэнцүү болно.

таталцлын потенциалын өөрчлөлт хаана байна. Бидний олж авсан томъёо нь жигд бус таталцлын талбарт хөдөлж буй фотонд мөн хүчинтэй байна (энэ тохиолдолд .

Одноос дэлхий рүү ирж буй гэрэл нь эдгээр гэрэлтүүлэгчдийн хүчтэй сэтгэл татам талбарыг даван туулдаг. Дэлхийд ойрхон, тэр зөвхөн маш сул хурдатгалын талбарыг мэдэрдэг. Тиймээс оддын бүх спектрийн шугамыг спектрийн улаан төгсгөл рүү бага зэрэг шилжүүлэх ёстой. Таталцлын улаан шилжилт гэж нэрлэгддэг энэхүү шилжилт нь одон орны ажиглалтаар чанарын хувьд батлагдсан.

Паунд, Ребка нар хуурай газрын нөхцөлд энэ үзэгдлийг илрүүлэхийг оролдсон. Тэд цацрагийн эх үүсвэр болон шингээгчийг байрлуулсан өндөр цамхагбие биенээсээ 21 м-ийн зайд (Зураг 50.4).

Энэ зайг туулахад -фотоны энергийн харьцангуй өөрчлөлт нь зөвхөн

Энэ өөрчлөлт нь шингээлт ба ялгаралтын шугамын харьцангуй шилжилтийг үүсгэдэг бөгөөд резонансын шингээлт бага зэрэг сулрах замаар илэрдэг. Үр нөлөө нь маш бага байсан ч (шилжилт нь 10-2 шугамын өргөн байсан) Паунд, Ребке нар үүнийг хангалттай нарийвчлалтайгаар илрүүлж, хэмжиж чадсан. Тэдний олж авсан үр дүн нь онолын таамагласан үр дүнгээс 0.99 ± 0.05 байв. Ийнхүү дэлхийн лабораторид фотонуудын давтамжийн таталцлын өөрчлөлт байгааг баттай нотлох боломжтой болсон.