Bandora Mössbauer: bandora vedîtina û wateya xwe

Gotûbêjên di gotara li ser çi bandora Mössbauer. Bi têgehên wek asta quantum enerjiyê di atom û an atomic nucleus, saxlem û quasiparticle kolektîf tê de eşkere.

fun mathematical

A rêkeftinekê di warê fîzîkê de, ku di deh salên pêşîn ên sedsala bîstan de qewimîne, zanyar di matematîkê de daxwaza zanîna cidî. Gelek vedîtinên bi paşve hatine kişandin, da ku bipeyive, li ser serê qelema: di destpêkê de ew di teorîyê de tê hesabkirin kirin û paşê dîtin di pratîkê de.

Ji bo nimûne, hebûna pêlan (gravitation) by Einstein di 1910 pêşbînî, nekarî teqez bike experimentally tenê di 2016 de bûn. The firotinê ji du stêrkên notronan ricifên space ku physics çûkên girtin û sabît bi vekirina serdema pîvana (gravitation) di zanista mirovahiyê afirandin hatiye. No gravity xweşikiya behsa here: ango ji bo van xebatên nirxa bandora Mössbauer e. Lê ev ji bilî bêtir ji desthilata e. Pirî caran, zanyar û experimenters li heels hev gav, yek xebatê de rabe ji bo ku pêwîstî bi description matematîkî xwe da, û encamên neyînî ji nerînê de ji nû, dimîne ne yet qebûl dibe. bandora Mössbauer yek ji wiha kêmpeyda bû. Bi vî rengî "alî" fenomena mefhûma e û Max Planck ziman li dawiya 1900. Ev got ku di cîhanê de ji elektronan û dikit atomî, hemû quantities dikarin tenê nirxên demdiyarkirî bigirin, ku quantized e. Û, li gorî nerîna xwe bi xwe, ev tenê trick bîrkariyê de, ku hejmartina hêsantir bû. Heta dawiya jiyana xwe ew bawer dike ku wê ji quantum, an jî ya herî biçûk jî, para gengaz yên, ji bo nimûne, ronahî - bi tenê bi awayekî minasib ji bo danasîna, hesteke giran rahiştiye ne.

Li cîhanê quantum

Lê belê, yên din alimên ku bala xwe an description têrkir tiştên ku li ser skalayek ji atoman diqewimin, nirxandin li ser potansiyela wisa encam de, û ev, ji bo ku her tiştî quantized e girt. The elektron li dora nucleus bi tenê dikarin li ser Çapa hin dikit xwe bi tenê dikare di asta enerjiya taybet heye be. Çedikin therebetween, dikit berhem tîrêjên gamma. bandora Mössbauer îddîa dike ku vê çalakiyê de divê cûreyeke vegera hilberîne, lê ewa ne. Bi giştî, hemû quantities ku helwesta nanoworld salix pêrgî quantization - ku demdiyarkirî e. Lê ji bîr nekin ku, di pêşveçûnên ku di macrocosm wek berhema rêjeya girseyî ji keriyên bingehîn ziman tiştekî cuda ye, tê wê wateyê ku ew jî, quantized e. Da ku rapora zanist, di ku de Maks Plank Navdêr formula xwe ya navdar, ko nirxê h, an mînîmal bandora, pêvajoyeke nû vekir. Ev serdema dawî ya fîzîkê quantum. bandora Mössbauer, şîroveyek, ku paşê ji bo vê diyardeyê re hat dayîn, bûye yek ji xalên werçerxî yên herî girîng ên zanistên yên sedsala bîstan de.

Vedîtina bandora Mössbauer

Wekî ku me li jor diyar kir, encamên teorîk a dest di nav dest bi ezmûna çû. Hin encamên pratîkî îspat li ser nebat berhev di rastiya xwe "li ser çoka" û ji materyalên xurde. Zanyarên nikarin bi tenê hegera formula, di heman demê de jî mohrê li mermerê, birîna board ji bo xebatê bi metal û kom sazkirina bû. Bê guman, di serî de ji bo taqîgehan tenê encamên koxuşên xwe diyar dike. Lê belê, her experimenter jî muhendis bû, wek amûr ji bo armancên taybet hatiye dîzaynkirin, û rasterast di pêvajoya lêkolînê de. Ez tu îstîsna û bandora Mössbauer bû. Vekirina ew dê li dar bixin ne, eger a doktorayê bi rikdarî Rudolf Mössbauer awayê pîvandinê li beşa sarbûn, di şûna germkirinê, ev guhertin, weke ku ji aliyê serperştê lêkolînên şîret.

solid

Ku teorî, ku em wê ji xwendevanên di vê beşê de dibêjim, bi nihêrîna destpêkê zelal xuya dike. Lê belê, weke ku tê zanîn, bi hêsanî ji bo her tim hewldanên bêhempa ye de biserdikeve. Û bi vî awayî em niha dikarin li peyvên hêsan re dibêjim, tiştê ku bandora Mössbauer bo Dummies di rastiya xwe de, bi carekê re xebitî tevahiya laboratorê de.

Di bin solid, pirê caran maddeyek di dewletê û zelal dibêje. The dikit ji atoman û di vê rewşê de avakirina lattice dewrî yên tund, digel ku elektronan di dereceyên cuda cuda bi kurtî. Bê guman, crystals metal avakirin bond metallic pir taybet bi riya ku nucleus hene ku ji wan cuda ji elektronan gelemperî. Ewr û elektronek dimîne ji aliyê hiqûqa xwe ya serbixwe, dayîna ne û bal kişand ser helwesta yên lattice cama de. The crystals ku zincîr dihîne û Lêkolîn kevneşop zêdetir bike, di elektronan ji nêz ve zêdetir bi dikit "xwe" re têkildar. Lê, li wir ew free to move di navbera hucûma cîran zêdetir di gazê an jî avî ne.

milkên set Solid ne bi tenê hêmanên kîmyayî yên ku di wan de ne, di heman demê de jî bêîfade yên sererastkirina atoman nisbî ji bo hev û din. Di mînaka klasîk ji avaniya carbon şêwey graphite nerm, û ya din jî - li Ercîşê maddî xwezayî - diamond. Îcar çi type of connection, û bêîfade ne hucreyê de yekîneyeke bi wateya gelek ji bedena hişk. Taybetiyên saxlem û ew wê eşkere ji çi bandora Mössbauer e. hemû yên atoman di solid têkildarî: xwezaya xwe wiha rave dike ye.

quasiparticles kolektîf

Now a lattice têra xwe mezin sê-alî difikirin. Ji bo modela xwê herî guncaw: Na û Cl bi di vertices ji kûpên, yek piştî yekî din de ye. Eger bi awayekî bikevin, yek atom û vekêşana wî ji bo şikandina cihê kevneşop ên balance, sipas ji bo girêdana bi têra xwe netewperest, piştî ku atoman cîran de paş de vekişiyaye. Hesab, ku nîşan bide ku guhertineke di rewşa core heye qet nebe tu bandorek girîng li ser cîranên xwe yên ku nîzama sêyemîn. Ev tê wê wateyê ku eger li "teswîq" sodium, cîran atoman Virkon, atoman sodium li pey wî yek layer Hêmana ji Virkon de vekişiyaye şopandiye. Bandora ev îhtîmal e ku li her alî bê dirêjkirin. Ew bi giştî got, ku cîran dirûvî çaremîn-da marjînal e. Lê belê, ew ne zero ne.

Di dawîyê de, eger bi awayekî "dixim." Cama bi hêztir (raxîne., Ji wî re bişînim, lê girşê laser an kareva), lattice cama ji wê "pêlan". Bi vî rengî tevgera kolektîf dema ku gelek atoman cîran di cama hevdemî urf hîs raxîne, rabe an dakeve, navê phonons. Ji bo win çi bandora Mössbauer bo dummies, em ê bi nav hûragahiyan herin û tenê ji we re dibêjim ku phonons hereket keriyên wek seretayî hate dîtin. Ji bo mînak, enerjiya xwe quantized e, ew xwediyê xurt dike .Her û nikarin bi hevdu re. Bi vî awayî, phonons bi quasiparticles kolektîf kir. Hejmara û bi kalîte ji bedenê solid wan avaniya ku li wan biqewime dayîn. Mîqdara dikare bibe ew, naskirina size, bêîfade ne û cure yên atoman ên hucreyê de yekîneyeke bi. Li ser derketina holê ya phonon bi dirêjahî û type of pêwendîyan di navbera nebûbûn, li lattice cama tesîra.

teoriya band

Ji ber ku solid bi kurtayî hemû elektronan xwe, û bi orbitals (û hence enerjiya xwe) divê bi giştî bê. Pêşîn, divê em bînin bîra xwe ku di elektronan ji vê class ji keriyên bi navê fermion in. Fermi, Dirac û Pauli bi hev re dîtin, ku li yek dewletê dikare di sîstema be, bi tenê yek particle wisa. Heke em ji bo nimûne ji xwê vegere, her cama, ku em reşandin, şorbe an goşt, ya ji bo pere, herke ji nebûbûn, sodyûm û chloride. Û her yek ji wan xwedî heman hejmara elektronan, ku li ser Çapa identical cihê. Çawa dikare ku be? A solid ji rewşa tê de wiha ye: enerjî ji hev û elektronek çikûsiyê nake derdora nucleus, hinekî cuda ji ti elektronan enerjiyê din yê ku ji orbit heman atom din. Bi vî awayî gihîştinê: di cama heye asta gelek gelek enerjiyê ku ji hev û din re têra xwe biçûk ji bo avakirina herêmê daxînin cuda ne. The aloziyên ku danasîna phonons biçûk ji ber ku yek ji sîstemęn atom ne pir xurt ne. Hemû yên ku girîng motion kolektîf, wekî yekparçeyî ye. Ji ber vê yekê, enerjî phonon de, "hilweşiyayî" li herêma enerjiyê wek wê de bûn. Li ser bingeha vê û bandora Mössbauer.

bi pîvaneke asinrevayî

Tevgera ji keriyên doz ji aliyê qada asinrevayî re çûn. Vê rastiyê dixe, ji bo nimûne, di pirsa çima yek planet û satelaytên bi wan re mîras, hinên din jî - ne. pêlên elektromanyetîk dikarin bên nav çînên gor firehiya xwe û ji ber vê yekê enerjî dabeş. Ev her du taybetmendiyên vê prosedûrê de ne û li ser tevnekê de girêdayî ye. Çi bandora Mössbauer e bi tenê bi kurtî dikarin, ne, ku xwendevan fêm dike ku bi pîvaneke asinrevayî ye tîrêjên gamma ye. Bi vî awayî, vekin, bi pîvana dadigirin. Di teorîyê de bi sînor dike .Her wan - aliyên gerdûnê. Lê belê, enerjîya ku ji yên weha re tîrêjên dê qas biçûk e ku ne gengaze ku qeyd e. Her çiqas di mînîbûsê mezintir di tîrêjên terahertz de. Lê belê, ev e, û pêlên radyoyê de bi di şert û mercên pir taybet bi çavdêriya: bêhêlin elektronan di zeviya magnetîsî, vibrations Mukawemeta ji polymers, tevgera ji excitons di solid. More zelal beşa din a spektruma elektromanyetîk - ji tîrêjên Infrared. Ev transferê enerjiyê li form of germiya. enerjî Even bilind yên ronahiyê. Ku beşek ji Panelîst ku çavê mirovan dibîne, li gorî tevahiya pîvaneke pir biçûk e.

ronahiya Sor a herî kêm enerjî, û mor - herî bilind. Di vê babetê de, ku tê zanîn de nakokîyek: di ava sar de zêdetir di şîn got, ku enerjî jê mezintir e ku, ji ronahiya sor e. Piştî ku di para ultraviyole ya li seranserê asinrevayî ji nuha ve çiqas têra xwe bilind bi şimitandina nav a solid. Li gel wê yekê ku xelkê, wekî din afirîdên jîndar, li ser gerestêrka me, ma light ultraviyole fêm ne, girîngiya wê ya ji bo ku rêvebirina baş li organîzmayên biyolojîk êsh e. Çavkaniyê sereke yên lêkolînê ultraviyole ku roj e. enerjî Bilind û hizirkirin bi şimitandina gelek madên heye X-ray. The source ji yên weha re tîrêjên ji hêdîbûnê elektronan di warê asinrevayî ye. The elektron dikarin hem girêdayî, i.e. endamên atoman û herwe ne. Cihazên tibbî cîhazên bi elektronan azad in. Di dawiyê de, li dever û herî kurt-pêla tîrêjên gamma e.

X-tîrêjên û gamma

bandora Mössbauer û serlêdana xwe ya di warê fîzîkê de û endazyarî divê dixine di navbera tîrêjên gamma û X-rayê. By asta enerjî û, li gor vê, .Her ew di rêzeke pir berfireh ên pênaskirin in. e ku, is a gamma û X-rayê bi tevnekê de ji 5 Endamekî hene. rêbazên cuda ji bo amadekirina xwe. Weke li jor, li X-tîrêjên pêk tê, dema ku hêdîbûnê elektronan. Ji bilî vê, li hin pêvajoyên (di nav de navokî) jî wenda ne û elektronek ji shell hundir atom têra xwe giran, wek uranyumê. Lê belê, elektron din meyl heye ku ciyê wî. Bi vî rengî pêvajoya derbasbûyînê, û bibin çavkaniya me ya X-rayê. tîrêjên Gamma in di encama nucleus veguherîneke ji dewleta heyecan mezintir. Ev tîrêjên xwedî şiyana bilind penetrating û ionizes atoman ku danûstandinê. Tê de dema ku ray gamma li collides bi Çêkirina an atom, li wê derê, divê kickback da-navê bibin. Lê belê di pratîkê de ev derket holê ku têkiliya tîrêjên gamma bi Çêkirina an atom yê ku ji bedena hişk, bandora winda ye. Ev yek bi vê rastiyê diyar kir ku ji enerjiya din jî, wekî "derew" hatin bi berdide elektronîk ên di krîstala, afirandina a phonon.

isotopes

bandora Mössbauer û serlêdana wê ya ji nêzîk ve bi yek rastî ecêb related: diyardeya ne li ser hemû hêmanên kîmyayî yên ser sifrê dewrî tevbigerin ne. Bi ser de jî, tenê ji bo hin maddeyên isotopes girîng e. Eger xwendevan ji nişka ve ji bîr çi isotopes recall. Ev tê zanîn ku ti atom dayîn Mad bêteref e. Ev tê wê wateyê ku di nucleus protonan erênî ewqas gelek wek di Electron shell de. Lê belê, ji core jî dihewîne a neutron, particle bê pere ye. Ger tu hejmara guhertina di nucleus, bêalîbûn elektrîkê tê binpêkirin û ne, di heman demê de taybetiyên atom hinek guhertin. Ji bilî vê, ev yek diqewime ku ji îzotopa, hebs radyoaktîf e û janên rizîbûnê e, dema pirseke asayî pir aram e. Tê bawerkirin ku lîsteya hêmanên betonê û isotopes xwe, bi ya ku ji aliyê bandora Mössbauer bilêv. Detection ji ⁵⁷ Fe, ji bo nimûne, bi giştî ji aliyê vê diyardeyê ewle.

Bikaranîna bandorên quantum

tecrubeya Produce, ku ji aliyê yek an hîpoteza din related to the world mîkroskobîk piştrast kir, ew e ku gelek caran ne hêsan e. Ji bilî vê, ev diyar e bê çi sosyalê dikanin di heman bandora Mössbauer bînin? Bikaranîna lê, lê belê, wide bes e. Lêkolînewe milkên ji kirîstalî materyalên, şikil elementa û powders bêinsaf comminuted pêk tê, di nav de bi rêya vê diyardeyê quantum. Wiha welat bi in ji beşên pratîkê de (fîzîka teorîk) Têr durî pêwîst, û li dîsîplîn merivekî pir nêzî - mîna derman. Bi vî awayî, bandora Mössbauer û bikaranîna wê bên bikaranîn, wek nimûne yên vedîtina teorîk de, ku gelek ji sosyalê, heta di jiyana rojane de tên nirxandin.