В осуществленных экспериментах необходимая скорость движения (сотни м/сек) сообщалась одним из трёх способов: путём механического перемещения источника или поглотителя; за счёт отдачи, испытываемой ядром, если излучению g-кванта предшествует a- или b-распад; за счё
Однако при комнатной температуре перекрытие линий испускания и поглощения остаётся всё же незначительным. При наблюдении резонансного поглощения света атомами аналогичная трудность, как правило, не возникает: из-за малой энергии фотона энергия отдачи мала и смещения линий испускания и поглощения незначительны. Чтобы сделать резонансное поглощение g-квантов наблюдаемым, приходится искусственно увеличивать перекрытие линий испускания и поглощения. Для этого используют сдвиг линий за счёт эффекта Доплера, при встречном движении излучающего и поглощающего ядер.
Обычно ядра входят в состав твёрдых тел или жидкостей, т. е. не являются свободными, однако в большинстве случаев потеря энергии DE из-за отдачи практически не отличается от рассмотренного выше случая свободных и неподвижных ядер. Кроме того, ширины линий g-излучения обычно существенно превосходят естественные ширины G вследствие доплеровского уширения, возникающего при тепловом движении атомов.
Величина DE составляет весьма небольшую долю от энергии перехода E, однако DE всегда значительно превосходит ширину линии излучения. Поэтому линии испускания и поглощения почти не перекрываются и вероятность резонансного поглощения g-квантов чрезвычайно мала. Например, для g-излучения 14,4 кэВ (ядра 57Fe) DE " 2´10-3 эВ, тогда как естественная ширина линии G " 4,6´10-9 эВ.
Однако g-квант с энергией E обладает импульсом p = E/с (где с - скорость света), и по закону сохранения импульса при излучении или поглощении кванта ядром последнее испытывает отдачу. Излучающее ядро массы М, получив импульс приобретает кинетическую энергию DE = р2/2М = E2/2Мс2. Т. о., часть энергии g-перехода трансформируется в кинетическую энергию ядра и энергия испущенного кванта меньше полной энергии g-перехода на величину DE. Такая же энергия DE передаётся свободному (покоящемуся) ядру и в процессе поглощения. Поэтому для достижения резонанса падающий на ядро g-квант должен иметь энергию на величину DE большую, чем энергия перехода. В результате линии испускания и поглощения оказываются смещенными друг относительно друга на величину 2DE = E2/Мс2 (Рис. 2).
Рис. 2.
Это явление аналогично резонансному поглощению световых квантов атомами. Необходимое условие резонансного поглощения состоит в том, чтобы энергия, которую квант расходует на возбуждение ядра, равнялась бы в точности энергии квантового перехода, т. е. разности внутренних энергий ядра в возбуждённом и основном состояниях. На первый взгляд это условие автоматически удовлетворяется, когда излучающие и поглощающие ядра одинаковы (рис.1).
Рис.1.
При облучении вещества g-квантами наряду с обычными процессами взаимодействия возможно резонансное поглощение g-квантов ядрами, при котором g-квант исчезает, а ядро возбуждается, т. е. переходит в состояние с большей внутренней энергией.
Мёссбауэра эффект - резонансное поглощение g-квантов атомными ядрами, наблюдаемое, когда источник и поглотитель g-излучения - твёрдые тела, а энергия g-квантов невелика (~ 150 кэВ). Иногда М. э. называется резонансным поглощением без отдачи, или ядерным гамма-резонансом (ЯГР).
Гамма-лазер Петрика Нанотехнологии Вода Энергетика Драгоценные металлы Антистоксовые соединения Монокристаллы и керамика Петрик В.И. и РАН Статьи В.И. Петрика Божественный образ мира За горизонтом
Чистый осмий-187 - впервые в мире! 1. Бизнес по-русски
Комментариев нет:
Отправить комментарий