اثر موسباور: اثر کشف و اهمیت آن

در این مذاکرات، مقاله در مورد آنچه که اثر موسباور. همچنین مفاهیمی مانند سطح کوانتومی انرژی در اتم و هسته اتمی، جامد و شبه ذرات جمعی در آن افشا می شود.

سرگرم کننده ریاضی

دستیابی به موفقیت در فیزیک است که در دهه اول قرن بیستم رخ داده است، دانشمندان در ریاضیات خواستار دانش جدی. بسیاری از اکتشافات اند خارج شده است، پس به صحبت می کنند، در نوک قلم: در ابتدا آنها از لحاظ نظری محاسبه و سپس پیدا شده است در عمل.

به عنوان مثال، وجود امواج گرانشی توسط اینشتین در سال 1910 پیش بینی شده، قادر به تایید تجربی تنها در سال 2016 بود. ادغام دو ستاره نوترونی لرزش فضای که فیزیک زمینی گرفتار و ثابت با باز کردن دوران اندازه گیری گرانشی در علم بشریت ایجاد کرده است. بدون گرانش تعجب ذکر شده در اینجا: یعنی برای چنین مطالعاتی ارزش اثر موسباور است. اما این استثنا و نه قاعده است. در اکثر موارد، نظریه پردازان و آزمایشگران در کفش پاشنه یکدیگر گام به گام، یک مطالعه افزایش به نیاز برای توصیف ریاضی آن را داد، و نتیجه گیری نامطلوب فرض جدید، وابستگی نیست هنوز دریافت شود. اثر موسباور یکی از این پدیده بود. چنین "طرف" پدیده فرض بر این است و ماکس پلانک بیان در پایان 1900. این گفت که در جهان از الکترونها و هسته های اتمی، تمام مقادیر می تواند تنها مقادیر گسسته را، که کوانتیده است. و، به نظر خود، آن را فقط یک ترفند ریاضی، ساخته شده است که محاسبه آسان تر بود. تا پایان زندگی خود او معتقد بود که کوانتومی یا کوچکترین بخش ممکن است از، برای مثال، نور - تنها راه مناسب برای توصیف، یک مفهوم فیزیکی جدی انجام نمی.

جهان کوانتومی

با این حال، دانشمندان علاقه مند به شرح کافی از آنچه که در مقیاس اتم اتفاق می افتد، در نظر گرفته بالقوه چنین نتیجه گیری، و آن را برای مسلم است که همه چیز را کوانتیده است صورت گرفت. الکترون به دور هسته ممکن است تنها در مدار خاص خود هستهها تنها می تواند سطح انرژی خاص داشته باشد. پرش therebetween، هسته تولید اشعه گاما. اثر موسباور استدلال می کند که عمل باید یک نوع بازگشت، تولید، اما این اتفاق نمی افتد. به طور کلی، تمام مقادیر که رفتار دنیای نانو توصیف موضوع را به تدریج - که گسسته است. اما فراموش نکنید که این حرکت که در دنیا به عنوان محصول از نرخ جرم به ذرات بنیادی بیان چیزی اساسا متفاوت است، به این معنی که او بیش از حد، کوانتیده است. به طوری که گزارش علم که در آن ها Maks تابلوهای مشتق فرمول معروف خود را که شامل ارزش h، و یا حداقل اثر، یک دوره جدید را باز کرد. این دوره، دوره بود از فیزیک کوانتوم. اثر موسباور، تفسیر، که بعدها به این پدیده داده شد، تبدیل به یکی از مهم ترین نقاط عطف علم در قرن بیستم.

کشف این اثر موسباور

همانطور که در بالا اشاره شد، نتایج نظری دست در دست با آزمایش رفت. برخی نتایج عملی ثابت بر روی گیاهان جمع آوری شده به معنای واقعی کلمه "بر روی زانو" و از مواد قراضه. دانشمندان قادر به نه تنها نمایش فرمول، بلکه مهر و موم فلاسک، برش هیئت مدیره به کار با فلز و جمع آوری نصب و راه اندازی شده است. البته، رئیس آزمایشگاه تنها نتایج حاصل از بخش های خود خلاصه می کند. با این حال، هر آزمونگر همچنین یک مهندس بود، به عنوان دستگاه ها برای مقاصد خاص طراحی شده است، و به طور مستقیم در فرایند پژوهش. من بدون استثنا و اثر موسباور بود. باز کردن آن، اتفاق نخواهد افتاد اگر یک دکترای خیره رودولف لودویگ موسباور روش سنجش این خنک کننده ها، به جای حرارت دادن آن تغییر نکرده است، به عنوان سرپرست مطالعات توصیه می شود.

جامد

نظریه، که ما را به خوانندگان در این بخش، به آن در نگاه اول به نظر می رسد روشن. با این حال، به خوبی شناخته شده، آسان برای همیشه تلاش باور نکردنی دست می یابد. و بنابراین ما در حال حاضر قادر به عبارت ساده بگویم چه اثر موسباور برای Dummies به معنای واقعی کلمه، یک بار کار کل آزمایشگاهی.

تحت جامد است که معمولا یک ماده در یک حالت بلوری به معنای. هسته اتم های در این مورد به صورت یک شبکه دوره سخت، در حالی که الکترونها در درجات مختلف خلاصه شده است. البته، بلورهای فلزی تشکیل باند فلزی بسیار خاص که از طریق آن هسته وجود داشته باشد به جدا شدن از الکترون تعمیم داد. ابر الکترونی زندگی می کند توسط قانون مستقل آن، عدم توجه به رفتار شبکه کریستالی. کریستال که پیوندهای یونی و کووالانسی سنتی تر در حال حاضر، الکترون بیشتر از نزدیک با هسته "خود" همراه است. اما آنها برای حرکت آزاد بین گره های همسایه از در یک گاز یا مایع می باشد.

خواص مجموعه ای جامد نه تنها عناصر شیمیایی که در آنها هستند، بلکه تقارن آرایش اتم نسبت به یکدیگر. در مثال کلاسیک از یک ساختار کربن تولید گرافیت نرم، و از سوی دیگر - سخت ترین ماده طبیعی - الماس. پس چه نوع اتصال، و تقارن سلول واحد به معنای زیادی به بدن سفت و محکم. خواص از جامد و آن افشای چه اثر موسباور است. تمامی اتم ها در یک جامد همراه هستند: طبیعت آن به شرح زیر توضیح داده شده است.

شبه ذرات جمعی

در حال حاضر شبکه به اندازه کافی بزرگ سه بعدی تصور کنید. برای مدل نمک مناسب ترین: Na و Cl در رئوس مکعب، یکی پس از دیگری واقع شده است. اگر به نحوی گرفتن یک اتم و کشیدن او را به شکستن جای همیشگی تعادل، به لطف یک اتصال به اندازه کافی سفت و سخت، پس از آن اتمهای مجاور کشیده می شود. محاسبات نشان می دهد که تغییر در موقعیت هسته حداقل هر تاثیر قابل توجهی در کشورهای همسایه از نظم سوم. این به این معنی که اگر "گرفتن" سدیم، همسایه اتمهای کلر، اتمهای سدیم زیر او را یکی خارجی ترین لایه کلر کشیده است. تأثیر این به احتمال زیاد در تمام جهات تمدید شود. این است که معمولا گفت که همسایگان اختلال مرتبه چهارم قابل اغماض است. با این حال، آنها صفر نیست.

در نتیجه، اگر به نحوی "کشیدن" کریستال قوی تر (به عنوان مثال، به او ارسال یک پرتو لیزر یا الکترون)، شبکه کریستالی خواهد شد "امواج". چنین حرکت جمعی زمانی که بسیاری از اتمهای مجاور در کریستال به طور همزمان تغییر را احساس کنید، به عنوان مثال، بالا یا پایین، نام فونون. موجود برای توصیف آنچه که اثر موسباور برای dummies، ما نمی خواهد به جزئیات و فقط به شما بگویم که فونون به رفتار ذرات به عنوان ابتدایی پیدا شد. به عنوان مثال، انرژی خود را کوانتیده است، آنها دارای حرکت و طول موج هستند قادر به تعامل با یکدیگر. بنابراین، فونون ها هستند شبه ذرات جمعی نامیده می شود. تعداد و کیفیت بدن جامد آنها ساختاری که در آن آنها رخ می دهد داده شده است. محاسبه می توان آن را، دانستن اندازه، تقارن و نوع اتم سلول واحد. در بروز فونون همچنین طول و نوع اوراق قرضه بین یون ها در شبکه کریستالی تاثیر می گذارد.

نظریه گروه

از آنجا که جامد خلاصه تمام الکترون آن، و اوربیتال (و در نتیجه انرژی خود) نیز باید تعمیم داده شود. اول، ما باید به یاد داشته باشید که الکترون متعلق به این کلاس از ذرات به نام فرمیون. فرمی، دیراک و پائولی با هم پیدا شده است که در یک کشور ممکن است در سیستم می شود، تنها یک ذره مانند. اگر ما به عنوان مثال نمک بازگشت، هر یک از کریستال، که ما نم نم سوپ یا گوشت، متشکل از یک مقدار باور نکردنی از یون های سدیم و کلرید. و هر یک از آنها دارای همان تعداد الکترون، که در مدار یکسان می چرخند. چگونه که می تواند؟ جامد از وضعیت می آید شرح زیر است: انرژی هر الکترون در حال چرخش به دور هسته، کمی متفاوت از هر الکترون انرژی های دیگر متعلق به مدار همان اتم است. به این ترتیب آن به دست آمده: در کریستال وجود دارد سطوح بسیار مقدار انرژی که از یکدیگر به اندازه کافی کوچک به شکل یک منطقه فشرده متفاوت است. با نوساناتی که معرفی فونون کوچک به دلیل یک محدوده اتم بسیار قوی نیست. تمام آنچه که مهم حرکت جمعی را به عنوان یک کل است. بنابراین، انرژی فونون ها، "حل" در حوزه انرژی را به عنوان. بر اساس این و اثر موسباور.

مقیاس های الکترومغناطیسی

جنبش ذرات باردار توسط یک میدان الکترومغناطیسی همراه است. این واقعیت قرار می دهد، به عنوان مثال، این سوال که چرا یک سیاره و اقمار آنها را دارای، در حالی که دیگران - نه. امواج الکترومغناطیسی را می توان به کلاس های خود را با توجه به فرکانس و در نتیجه انرژی تقسیم می شوند. این دو ویژگی به هم پیوسته هستند و به طول موج بستگی دارد. چه اثر موسباور است تنها به طور خلاصه می توانید، به شرطی که هر خواننده ای در که در آن مقیاس الکترومغناطیسی است اشعه گاما واقع شده است. بنابراین، باز کردن مقیاس امواج رادیو و تلویزیون. از لحاظ تئوری محدود طول موج آنها - ابعاد جهان است. با این حال، انرژی تابش می شود آنقدر کوچک است که آن را غیر ممکن به ثبت نام است. فرکانس کمی بالاتر در تابش تراهرتز. با این حال، آن است، و امواج رادیویی در حال در شرایط بسیار خاص مشاهده: مهار الکترون در یک میدان مغناطیسی، ارتعاشات خمشی پلیمرها، حرکت اکسیتونها در جامد. بیشتر روشن قسمت بعدی از طیف الکترومغناطیسی - اشعه مادون قرمز. این انتقال انرژی به صورت گرما. انرژی و حتی بالاتر از نور مرئی است. که بخشی از طیف است که چشم انسان می بیند در مقایسه با کل مقیاس بسیار کوچک است.

نور قرمز کمترین انرژی، و بنفش - بالاترین. در این ارتباط، آن است که معروف ترین پارادوکس: آب سرد تر است به رنگ آبی نشان داد، که انرژی بالاتر از نور قرمز است. پس از آن بخش ماوراء بنفش از مقیاس الکترومغناطیسی در حال حاضر دارای یک فرکانس به اندازه کافی بالا برای نفوذ به یک جامد. با وجود این واقعیت است که مردم، مانند دیگر موجودات زنده در سیاره ما، نور ماوراء بنفش درک نیست، اهمیت آن برای عملکرد مناسب از موجودات بیولوژیکی بسیار زیاد است. منبع اصلی مطالعه ماوراء بنفش خورشید است. انرژی بالاتر و توانایی نفوذ بسیاری از مواد است اشعه X است. منبع تابش کاهش سرعت الکترون ها در میدان های الکترومغناطیسی است. الکترون می تواند هر دو محدود، به عنوان مثال تعلق اتم و آزاد. دستگاه های پزشکی دستگاه توسط الکترونهای آزاد هستند. در نهایت، سخت ترین و ترین موج کوتاه اشعه گاما است.

اشعه X و گاما

اثر موسباور و کاربرد آن در فیزیک و مهندسی نیاز به تمایز بین اشعه گاما و اشعه ایکس. با سطح انرژی و، بر این اساس، طول موج آنها در طیف بسیار گسترده ای از همپوشانی هستند. است که است، گاما و اشعه ایکس با طول موج 5 پیکومتر است. روش های مختلف برای آماده سازی خود. همانطور که در بالا توضیح داده شد، اشعه ایکس رخ می دهد که کاهش سرعت الکترون است. علاوه بر این، در برخی از فرآیندهای (از جمله هسته ای) از بین می رود الکترون از پوسته داخلی اتم به اندازه کافی سنگین مانند اورانیوم. با این حال، الکترون دیگر تمایل به جای او. چنین انتقال، و تبدیل شدن به یک منبع اشعه ایکس. اشعه گاما در نتیجه هسته انتقال از یک حالت برانگیخته بالاتر است. این تابش دارای یک توانایی بالا نافذ و به یون تبدیل اتم که در تعامل است. در جایی که اشعه گاما برخورد با هسته اتم، باید وجود داشته زدن به اصطلاح باشد. با این حال، در عمل معلوم شد که تاثیر اشعه گاما با هسته اتم متعلق به بدن سفت و سخت، تاثیر از دست رفته است. این است که با این واقعیت توضیح داد که انرژی اضافی، به عنوان آن "آغشته" شد، توسط گروههای موسیقی الکترونیکی از کریستال، ایجاد یک فونون.

ایزوتوپ

اثر موسباور و کاربرد آن است که نزدیک به یک واقعیت تعجب آور مربوط: پدیده بر روی تمام عناصر شیمیایی جدول تناوبی عمل نمی کند. علاوه بر این، آن را فقط برای برخی از مواد ایزوتوپ قابل توجه است. اگر خواننده به طور ناگهانی را فراموش کرده چه ایزوتوپ یاد می آورند. مشخص شده است که هر اتم داده الکتریکی خنثی است. این به این معنی است که در هسته از پروتون مثبت تا آنجا که در لایه الکترونی است. با این حال، هسته ای نیز شامل یک نوترون، ذرات بدون هزینه است. اگر شما تعداد تغییر در هسته، خنثی بودن الکتریکی نقض نشود، اما خواص اتم کمی تغییر. علاوه بر این، اتفاق می افتد که ایزوتوپ سنگین تر رادیواکتیو است و مستعد ابتلا به پوسیدگی است، در حالی که ماده معمولی کاملا پایدار است. کاملا یک لیست از عناصر بتن و ایزوتوپ خود را، که در اثر موسباور مشخص می شود. تشخیص آهن ^57، برای مثال، به طور کلی توسط این پدیده قابل اعتماد است.

استفاده از اثرات کوانتومی

تجربه تولید، است که توسط یک یا فرضیه دیگر مربوط به جهان میکروسکوپی را تایید کرد، آن است که اغلب آسان نیست. علاوه بر این، معلوم نیست چه مزایای می توانید همان اثر موسباور به ارمغان بیاورد؟ استفاده از آن، با این حال، به اندازه کافی گسترده است. بررسی خواص کریستالی مواد آمورف مواد جامد و پودر ریز خرد شده رخ می دهد، از جمله از طریق این پدیده کوانتومی است. داده ها در بخش های از عمل (فیزیک نظری) نسبتا دور مورد نیاز، و در رشته های مرد بسیار نزدیک - از جمله به عنوان دارو. بنابراین، اثر موسباور و استفاده از آن باید به عنوان یک مثال از کشف نظری، که به ارمغان می آورد بسیاری از منافع، حتی در زندگی روزمره در نظر گرفته.