Мессбауэр эффектінің ашылуы.Бақылау әдістемесі

1957 жылы медициналық мәселелер институтының аспиранты Мессбауэр Гейдельбергте у-кванттардың ядросындағы резонанстық флуоресценциясын жоғары да айтып өткен екінші жолмен зерттеді.Бөлме температурасында флуоресценция құбылысы байқалды.Сосын оның жоғалатынын көру үшін Мессбауэр температураны төмендетті. Бірақ оның орнына кенеттен сигналдың күрт өсуі байқалды, сызықтардың «фантастикалық» тарылуы 10^-8 эВ-қа дейін жетті(бұл қозған деңгейде τ˂10^-7с өмір сүру уақытына сәйкес келеді). Бұл нәтижелер 1958 жылы жарияланды. Басында ешкім мән бермеді, сосын ешкім сенбеді, дәлелденгеннен кейін (әдістеменің қарапайым екенін ескерсек) жұмыс қарқынды жүрді.

Эксперименттік қондырғы схемасы 20.2 суретте көрсетілген. Арба ±αt жылдамдықпен қайтымды-үдемелі жылжиды, ал үдеуі бірнеше см·с^-2 тең. Зерттелетін үлгіде, ең болмағанда, шағын қоспа түрінде, у-кванттар көзі болып табылатын бірдей изотоп (әрине, тұрақты күйде) болуы керек. Детекторда пайда болған электр импульстерін санау γ-кванттар оған тиген кезде көпарналы анализатор арқылы арбаның жылдамдығының өзгеруімен синхрондалған аралықта жүргізіледі. Алынған Мессбауэр спектрі схемалық түрде 20.3 суретте көрсетілген.

1960,1961 және 1963 жылдары арнайы осы эффектіге арналған конференциялар өткізілген, ал 1962 жылы Мессбауэр ННобель сыйлығын алған.

Мессбауэр эффектісі К-ден (Калий) Am-ге (Америций) дейінгі 41 элементтің 73 изотопында байқалды, бірақ негізінен тек екі элементте ғана қолданылады.Олардың параметрлері 20.1 суретте көрсетілген. Бірақ нақты дерек көздері басқаша айтады, яғни аналық изотопы үлкен уақытпен жартылай шығаруы τ - ға тең. Мессбауэр изотопы ядролық реакциялар нәтижесінде пайда болады, көрсетілген изотопы үшін 20.4 суретте көрсетілген.

Мессбауэр өзінің ашқан әсеріне дұрыс түсінік берді. Ол 1939 жылы Ламб теориялық жұмысына назар аударды, нейтрондардың серпімді емес шашырауы кезінде фонондардың қатысуымен "қарапайым" процестермен қатар жүреді (төмен қарқынмен, фонондардың орташа энергиясы қайтару энергиясынан аз болған кезде) фонондардың қатысуынсыз процестерде импульс барлық кристалға беріледі. Мессбауэр дәл осындай процестер төмен температураларда және γ-кванттардың флюоресценция кезінде жүретінін болжады.

Мессбауэр эффектісі ашылғаннан кейін бірден көптеген көрнекті теоретиктер (соның ішінде Қаған мен оның КСРО-дағы әріптестері) оның қатаң теориясын құруға кірісті. Бұл теория кванттық механиканың іргелі ережелеріне негізделген және оларды бірқатар аспектілерде дамытады. Оның кейбір нәтижелерін келтірейік.

Мессбауэр ықтималдықтарының қатынасы мен «қалыпты» (фонондардың қатысуымен) арасындағы ауысулар. ядролық Лэмб-Мессбауэр деңгейлері фонондар. Сонымен, Мессбауэр эффектісін тіпті осы заңды табу үшін дисперсия заңына айтарлықтай тәуелді фактор ретінде пайдалануға болады. Атап айтқанда, Эйнштейн заңы үшін .

және Дебаевский үшін

Бұл өрнектен температураның жоғарылауымен төмендейтінін және Дебай температурасының жоғарылауымен жоғарылайтынын көруге болады Сондай-ақ, кері айналу энергиясы R азайған сайын арта түсетінін көруге болады. Сондықтан (20.1 формуланы қараңыз) Мессбауэр эффектісін байқау үшін жер мен қоздырылған («Мессбауэр») деңгейлері арасында шағын аралықтары бар ауыр ядролар қажет.