Mössbaueri efekt, mida nimetatakse ka tagasiulatuva gammakiirguse resonantsi neeldumiseks, tuumaprotsess võimaldab gammakiirte resonantsi neeldumist. See on võimalik tänu aatomituumade fikseerimisele tahkete ainete võres, nii et kiirguse emissiooni ja neeldumise ajal ei kaota energia tagasivõtu ajal energiat. Protsess, mille avastas saksa päritolu füüsik Rudolf L. Mössbauer 1957. aastal, on kasulik vahend mitmesuguste teaduslike nähtuste uurimiseks.
Mössbaueri efekti aluse mõistmiseks on vaja mõista mitmeid aluspõhimõtteid. Neist esimene on Doppleri nihe. Kui vedur vilistab, suureneb helilainete sagedus või helikõrgus, kui vile läheneb kuulajale, ja vile taandudes väheneb. Doppleri valem väljendab seda lainete muutust või sageduse muutust veduri kiiruse lineaarse funktsioonina. Sarnaselt, kui aatomi tuum kiirgab elektromagnetilist energiat lainepaketi kujul, mida tuntakse gammakiire footonina, allub see ka Doppleri nihkele. Sageduse muutus, mida tajutakse energiamuutusena, sõltub sellest, kui kiiresti tuum vaatleja suhtes liigub.
Teist mõistet, tuumarelv, võib illustreerida vintpüssi käitumisega. Kui seda hoitakse tulistamise ajal lõdvalt, on selle tagasilöök või löömine vägivaldne. Kui see on kindlalt laskuri õla kohal, väheneb tagasilöök. Kahe olukorra erinevus tuleneb asjaolust, et hoog (massi ja kiiruse korrutis) on säilinud: mürsku tulistava süsteemi hoog peab olema mürsu vastas ja võrdne. Püssi kindlalt toetades hõlmab laskur kuulitõuke süsteemina oma keha, millel on palju suurem mass, ja süsteemi tagasikiirust vähendatakse vastavalt. Aatomituuma suhtes kehtib sama seadus. Kui kiirgus eraldub gammakiire kujul, kogeb aatom koos tuumaga gammakiire impulsi tõttu tagasilöögi. Sarnane tagasilöök toimub tuuma neeldumise ajal.
Lõpuks on vaja mõista põhimõtteid, mis reguleerivad gammakiirte tuumade imendumist. Tuumad võivad eksisteerida ainult teatud kindlates energiaseisundites. Gammakiire neeldumiseks peab selle energia olema täpselt võrdne kahe nende oleku vahega. Sellist neeldumist nimetatakse resonantsi neeldumiseks. Gammakiirt, mis väljutatakse tuumas vabas aatomis, ei saa teise aatomi sarnane tuum resonantsselt absorbeerida, kuna selle energia on väiksem kui resonantsienergia summa ulatuses, mis on võrdne tagasikerimise lähtetuumale antud kineetilise energiaga.
Kohaldamise põhimõtted
Manustades samasugused tuumad kahte tahkisesse - tuumas ühes on kiirgav või ergastatud olek ja teises on neeldumis- või põhiseisund - on võimalik kasutada esimese tahke aine gammakiirgust resonantsi neeldumiseks. teine. Meetod on nii tundlik, et kui üks tahke aine liigub teise suhtes kiirusega nii väike kui kümnendik sentimeetrit sekundis, hävitab resonants Doppleri nihke gammakiirguse energias. Selles peitub Mössbaueri efekti kasulikkus eksperimentaalfüüsika vahendina. Kui kiirgava või neelava tuuma energiaseisundit häirib mõni välismõju, kaob ka resonantsi neeldumine. Seejärel saab kiirgava ja neelava kuivaine suhtelist kiirust varieerides kuni resonantsi neeldumise taastamiseni välja selgitada häiriva efekti täpse suuruse.
Aparaadid
Mössbaueri efekti täheldatakse tavaliselt gammakiirte radioaktiivsest allikast ülekande mõõtmise kaudu sama isotoopi sisaldava absorbendi kaudu maapinnal. Selle katse jaoks kasutatud seadet nimetatakse Mössbaueri efekti Doppleri kiiruse spektromeetriks, kuna see kasutab Doppleri nihet energiapiirkonna skaneerimiseks gammakiire enda läheduses. Seda mõistet kasutavat spektromeetrit on skemaatiliselt näidatud joonisel 1. Radioaktiivne allikas on paigaldatud täpselt määratletud kiirusega liikuvale elektromehaanilisele andurile. Üldiselt on vaja kiirust paar sentimeetrit sekundis. Doppleri efekti tõttu on kiirgavate gammakiirte energia nihkunud kiirusega proportsionaalse summa võrra. Selles näites on radioaktiivse kiirguse allika tuumad ja resonants-neeldur identsed, neid ei tohiks välisväli häirida. Gammakiired läbivad absorbenti, mis sisaldab resonantsi isotoopi, ja tuvastatakse proportsionaalse loenduri abil. Sekundis tuvastatud gammakiired joonistatakse graafikuna Doppleri kiiruse funktsioonina, mille tulemuseks on Mössbaueri efekti neeldumisspekter, nagu on näidatud joonisel 2. Loenduskiiruse langus kesklinnas on tingitud resonantsi neeldumisest, st Mössbaueri efektist. Suure positiivse või negatiivse kiiruse korral on Doppleri nihke abil resonantsneeldumine hävinud.
