|
|
Гамма-излучение. Эффект Мессбауэра
Гамма - лучами называют электромагнитное излучение, возникающее при переходе атомных ядер из возбужденного состояния в более низкие энергетические состояния. В этом процессе число протонов и нейтронов в ядре не изменяется. Спектр g-излучения - дискретный, что связано с квантование энергетических уровней в ядре. Энергия g - квантов, испускаемых атомными ядрами, изменяется от 10 кэВ до 5 МэВ. Длина волны g-квантов 10-11 ³ l ³ 10-13 м. Процесс излучения g-кванта нуклоном в ядре сопровождается обменом импульсом последнего не только с рассматриваемым нуклоном, но и с остальными нуклонами ядра. Следовательно, испускание g-квантов - процесс внутриядерный, а не внутринуклонный. Возможны и каскадные испускания возбужденным ядром нескольких g-квантов. Возбужденные ядра, способные к g-излучению, могут возникать также в результате предшествующих a- и b-распадов. Однако возбужденное ядро может перейти в основное состояние не только путем испускания g-квантов, но и путем непосредственной передачи энергии возбуждения одному из электронов атомных оболочек. Такой процесс называют внутренней конверсией. Электроны внутренней конверсии моноэнергетичны, что и позволяет отличить их от электронов, испускаемых при b-- распаде ядер, спектр излучения которых непрерывен. Внутренняя конверсия сопровождается рентгеновским излучением, которое возникает в результате переходов электрона с вышележащих атомных слоев и оболочек на место, освобожденное электроном внутренней конверсии. Вероятность испускания возбужденным ядром g-кванта в сильной степени зависит от направления спинов начального и конечного состояний ядра. Гамма-излучение нашло применение в эффекте Мессбауэра. Например, гамма-излучение возникает при переходе изотопа железа При этом ядро теряет энергию W0 = 14,4 кэВ. Гамма-квант уносит с собой энергию eg = W0 - DW, где
- энергия отдачи, поглощаемая ядром. Резонансное поглощение может быть осуществлено гамма-квантами с энергией g–квант имеет узкую ширину линий испускания и поглощения (De << DW). Чтобы устранить эффект отдачи поглощаемым ядром, в 1958 г. Мессбауэр предложил использовать радиоактивный распад ядер, введенных в кристалл. Эффект Мессбауэра заключается в резонансном излучении (поглощении) g - излучения без отдачи энергии ядром. В этом случае при низких температурах (ниже дебаевских) отдачу будет испытывать весь кристалл в целом, а так как масса кристалла много больше массы отдельного ядра, то процессы испускания и поглощения будут происходить практически без потерь энергии на отдачу. Первоначальные опыты Мессбауэра, выполненные на изотопе иридия Источник резонансного g - излучения медленно вращается по окружности относительно поглотителя П. За поглотителем П расположен счетчик g - излучения С. В опыте измеряется зависимость скорости счета от скорости движения источника в моменты приближения и удаления его от поглотителя.
При быстром движении источника линия испускания сдвигается относительно линии поглощения и резонанс не наблюдается. При уменьшении скорости движения источника обе эти линии сближаются, а при их совпадении появляется острый максимум поглощения (рис. 11.11). Это проявляется в резком уменьшении скорости счета. Значительно лучшие результаты удалось получить при использовании возбужденного изотопа железа Точность результатов опыта можно повысить до 10-16, если использовать возбужденный изотоп цинка
Измерены величины внутренних магнитных полей в кристаллах, значения квадрупольной связи, магнитные моменты ядер в возбужденном состоянии и т. д. Эффект Мессбауэра был использован для проверки смещения спектральных линий в гравитационном поле в соответствии с общей теорией относительности (гравитационное красное смещение).
  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
из возбужденного состояния (период полураспада Т1/2 = 10-7 с) в основное – не возбужденное 
при температуре Т = 88 К, давали относительно большое отношение ширины спектральной линии Г и энергии перехода W0 (
» 4×10-11). Принципиальная схема опыта для наблюдения эффекта Мессбауэра приведена на рис. 11.10.
. Высокая точность при измерении частоты в эффекте Мессбауэра позволила исследовать сверхтонкую структуру гамма – излучения ряда ядер.