Mossbauer प्रभाव: खोज और इसके महत्व के प्रभाव

क्या Mossbauer प्रभाव के बारे में लेख बात करती है। इसके अलावा इस तरह के एक परमाणु में क्वांटम ऊर्जा का स्तर और परमाणु नाभिक, ठोस और सामूहिक quasiparticle उसमें जैसी अवधारणाओं का खुलासा किया।

गणितीय मज़ा

भौतिक विज्ञान में एक सफलता है कि बीसवीं सदी के पहले दशक में हुई, वैज्ञानिकों गणित के क्षेत्र में गंभीर ज्ञान की मांग की। कई खोजों को वापस ले लिया गया है, तो बात करने के लिए, कलम की नोक पर: पहली बार में वे सैद्धांतिक रूप से गणना की गई और फिर अभ्यास में पाया।

उदाहरण के लिए, के अस्तित्व गुरुत्वाकर्षण लहरों 1910 में आइंस्टीन ने भविष्यवाणी की, केवल 2016 में प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं कर सके। दो न्यूट्रॉन तारे के विलय के झटके अंतरिक्ष कि स्थलीय भौतिक विज्ञान पकड़ा और मानवता के विज्ञान के क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण माप के युग खोलने के द्वारा तय बनाया गया है। कोई आश्चर्य नहीं कि गुरुत्वाकर्षण यहाँ उल्लेख किया: अर्थात् इस तरह के अध्ययन के लिए Mossbauer प्रभाव मूल्य है। लेकिन इस अपवाद के बजाय नियम है। अक्सर, सिद्धांतकारों और प्रयोगकर्ताओं एक दूसरे की ऊँची एड़ी के जूते पर कदम, एक अध्ययन से इसकी गणितीय वर्णन के लिए की जरूरत को जन्म दिया है, और प्रतिकूल निष्कर्ष नई, नहीं निर्भरता अभी तक प्राप्त की धारणा बन जाता है। Mössbauer प्रभाव इस तरह की घटना से एक था। इस तरह के "पक्ष" घटना धारणा है और मैक्स प्लैंक के 1900 के अंत में व्यक्त किया। कहा जाता है कि इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक की दुनिया में, सभी मात्रा केवल असतत मूल्यों ले जा सकते हैं, कि मात्रा निर्धारित है। और, अपने ही राय में, यह सिर्फ एक गणितीय चाल है, जो आसान की गणना के लिए बनाया गया था। अपने जीवन के अंत तक उनका मानना था कि क्वांटम, या की छोटी संभव भाग, उदाहरण के लिए, प्रकाश - ही उपयुक्त तरीका वर्णन करने के लिए, एक गंभीर भौतिक अर्थ नहीं ले।

क्वांटम दुनिया

हालांकि, अन्य क्या परमाणुओं के पैमाने पर हो रहा है की एक पर्याप्त विवरण में रुचि रखने वाले विद्वानों, तरह के एक निष्कर्ष के संभावित माना जाता है, और ले लिया प्रदान करने के लिए है कि सब कुछ मात्रा निर्धारित है। नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों केवल हो सकता है कुछ कक्षाओं नाभिक पर खुद को केवल विशिष्ट ऊर्जा का स्तर हो सकता है। therebetween छोड़ा जा रहा है, नाभिक गामा किरणों उत्पन्न करते हैं। Mossbauer प्रभाव का तर्क है कि कार्रवाई वापसी का एक प्रकार का उत्पादन करना चाहिए, लेकिन ऐसा नहीं होता है। सामान्य में, सभी मात्रा कि nanoworld के व्यवहार का वर्णन परिमाणीकरण के अधीन हैं - कि असतत है। लेकिन यह न भूलें कि गति है कि ब्रह्माण्ड में प्राथमिक कणों को द्रव्यमान का दर के उत्पाद के रूप में व्यक्त किया जाता है कुछ मौलिक रूप से अलग है, जिसका अर्थ है कि वह भी मात्रा निर्धारित है। कि विज्ञान रिपोर्ट में जिसमें माक्स प्लांक अपने प्रसिद्ध सूत्र है कि ज, या कम से कम प्रभाव का मान ली गई तो, एक नए युग खोला। इस युग था क्वांटम भौतिकी के। Mossbauer प्रभाव, व्याख्या, जो बाद में इस घटना को दिया गया था, बीसवीं सदी के विज्ञान का सबसे महत्वपूर्ण मील के पत्थर में से एक बन गए हैं।

Mössbauer प्रभाव की खोज

हम ऊपर उल्लेख किया है के रूप में, सैद्धांतिक निष्कर्ष प्रयोग के साथ हाथ में हाथ चला गया। पौधों पर साबित कर दिया कुछ व्यावहारिक निष्कर्ष "घुटने पर" और स्क्रैप सामग्री से बाहर सचमुच एकत्र। वैज्ञानिकों ने न केवल सूत्र प्रदर्शित करने के लिए, लेकिन यह भी कुप्पी सील, बोर्ड में कटौती धातु के साथ काम करते हैं और स्थापना इकट्ठा करने में सक्षम किया गया है। बेशक, प्रयोगशालाओं के सिर केवल अपने वार्डों के परिणामों का सारांश है। हालांकि, प्रत्येक प्रयोगकर्ता के रूप में उपकरणों को सीधे अनुसंधान की प्रक्रिया में विशिष्ट प्रयोजनों के लिए तैयार कर रहे हैं, और, यह भी था एक इंजीनियर। मैं भी इसका अपवाद नहीं है और Mossbauer प्रभाव था। इसे खोलने नहीं हो, तो एक जिद्दी डॉक्टरेट रूडोल्फ़ मोस्सबौर नहीं के रूप में अध्ययन के पर्यवेक्षक ने सलाह दी, ठंडा इकाई को मापने, बजाय इसे गर्म करने की पद्धति को बदल जाएगा।

ठोस

सिद्धांत है, जो हम इस खंड में पाठकों बता देंगे, यह पहली नज़र में स्पष्ट लगता है। लेकिन, जैसा कि सर्वविदित है, हमेशा आसान अविश्वसनीय प्रयासों को प्राप्त होता है। और इसलिए हम अब सरल शब्दों में बताने के लिए क्या नौसिखियों के लिए Mossbauer प्रभाव सचमुच, एक बार पूरे प्रयोगशाला काम कर सकते हैं।

ठोस के तहत आम तौर पर एक क्रिस्टलीय राज्य में एक पदार्थ के लिए है। इस मामले में परमाणुओं के नाभिक, एक सख्त समय-समय पर जाली फार्म जबकि डिग्री बदलती में इलेक्ट्रॉनों संक्षेप। बेशक, धातु क्रिस्टल बहुत विशिष्ट धातु बंधन, जिसके माध्यम से नाभिक मौजूद सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉनों से अलग करने के रूप में गठन किया। इलेक्ट्रॉन बादल अपनी स्वतंत्र कानून द्वारा रहता है, क्रिस्टल जालक के व्यवहार पर ध्यान नहीं। क्रिस्टल जो अधिक परंपरागत आयनिक और सहसंयोजक बंध पेश, इलेक्ट्रॉनों और अधिक बारीकी से के साथ "अपने" नाभिक जुड़े। लेकिन वहाँ वे एक गैस या तरल में से पड़ोसी नोड्स के बीच ले जाने के लिए स्वतंत्र हैं।

ठोस सेट गुण न केवल रासायनिक तत्व है जो उन में हैं, लेकिन यह भी एक दूसरे के सापेक्ष परमाणुओं की व्यवस्था की समरूपता। एक कार्बन संरचना की क्लासिक उदाहरण में नरम ग्रेफाइट, और अन्य उत्पन्न करता है - सबसे मुश्किल प्राकृतिक सामग्री - हीरा। तो कनेक्शन, और इकाई कोशिका की समरूपता की किस प्रकार एक कठोर शरीर के लिए बहुत कुछ मतलब है। ठोस के गुणों और यह क्या Mossbauer प्रभाव के प्रकटीकरण है। एक ठोस में परमाणुओं के सभी संबद्ध हैं: अपनी प्रकृति के रूप में निम्नानुसार समझाया गया है।

सामूहिक quasiparticles

अब एक पर्याप्त रूप से बड़े तीन आयामी जाली कल्पना। मॉडल सबसे उपयुक्त नमक के लिए: ना और क्लोरीन क्यूब्स, एक के बाद एक के कोने में स्थित हैं। किसी भी तरह एक परमाणु हड़पने और एक पर्याप्त कठोर कनेक्शन के संतुलन के अभ्यस्त जगह को तोड़ने के लिए उसे खींच, धन्यवाद, के बाद यह पड़ोसी परमाणुओं खींच लिया है। गणना कि कोर की स्थिति में परिवर्तन कम से कम तीसरे क्रम के पड़ोसियों पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है दिखाते हैं। इसका मतलब यह है कि अगर सोडियम "हड़पने", खींच लिया फ़ॉलो उसे क्लोरीन में से एक सबसे बाहरी परत निम्नलिखित पड़ोसी क्लोरीन परमाणु, सोडियम परमाणुओं। इसका प्रभाव सभी दिशाओं में बढ़ाया जा की संभावना है। यह आमतौर पर कहा जाता है कि चौथी आदेश गड़बड़ी पड़ोसियों नगण्य हैं। हालांकि, वे शून्य नहीं हैं।

नतीजतन, अगर किसी भी तरह क्रिस्टल मजबूत है (जैसे, उसे एक लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम भेजने के लिए), क्रिस्टल जालक "तरंगों" will "दस्तक"। इस तरह के सामूहिक आंदोलन जब क्रिस्टल में कई पड़ोसी परमाणुओं एक साथ बदलाव महसूस करते हैं, उदाहरण के लिए, ऊपर या नीचे, phonons कहा जाता है। वर्णन करने के लिए नौसिखियों के लिए Mossbauer प्रभाव है, हम विस्तार में नहीं जाना होगा क्या और बस आपको बता दूँ कि phonons के रूप में प्राथमिक कणों व्यवहार करने के लिए मिला था उपलब्ध है। उदाहरण के लिए, अपनी ऊर्जा मात्रा निर्धारित है, वे तरंगदैर्ध्य गति के अधिकारी हैं और एक दूसरे के साथ बातचीत करने में सक्षम हैं। इस प्रकार, phonons सामूहिक quasiparticles कहा जाता है। उनकी संख्या और ठोस शरीर की गुणवत्ता एक संरचना में वे होते हैं दिया जाता है। गणना यह हो सकता है, जानते हुए भी आकार, समरूपता और इकाई कोशिका के परमाणुओं के प्रकार। phonon की घटना पर भी लंबाई और क्रिस्टल जालक आयनों के बीच बांड के प्रकार प्रभावित करते हैं।

बैंड सिद्धांत

ठोस अपने सभी इलेक्ट्रॉनों, और कक्षाओं को सारांशित के बाद से (और इसलिए अपनी ऊर्जा) भी सामान्यीकृत किया जाना चाहिए। सबसे पहले, हमें याद रखना चाहिए कि इलेक्ट्रॉनों फरमिओन्स कहा जाता है कणों के इस वर्ग के हैं। फर्मी, डिराक और पाउली एक साथ पाया है कि एक राज्य में सिस्टम में केवल एक ही तरह के कण हो सकता है। अगर हम नमक के उदाहरण के लिए वापस जाने के लिए, प्रत्येक क्रिस्टल, हम सूप या मांस छिड़के जो, सोडियम और क्लोराइड आयनों की एक अविश्वसनीय राशि शामिल है। और उनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रॉनों, जो समान कक्षाओं पर बारी बारी से की एक ही नंबर है। कि कैसे हो सकता है? इस प्रकार एक ठोस स्थिति से बाहर आता है: प्रत्येक इलेक्ट्रॉन नाभिक, एक और परमाणु के एक ही कक्षा से संबंधित किसी अन्य ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से थोड़ा अलग चारों ओर परिक्रमा की ऊर्जा। इस प्रकार यह प्राप्त: में क्रिस्टल बेहद ज्यादा ऊर्जा का स्तर जो पर्याप्त रूप से छोटे एक दूसरे से अलग एक संकुचित क्षेत्र के रूप में मौजूद है। विचलन जो phonons छोटे क्योंकि एक परमाणु पर्वतमाला परिचय बहुत मजबूत नहीं कर रहे हैं। सभी कि मायने रखती है एक पूरे के रूप सामूहिक प्रस्ताव है। इसलिए, phonon ऊर्जा, क्योंकि यह थे "भंग" ऊर्जा के क्षेत्र में। इस और Mossbauer प्रभाव के आधार पर।

विद्युतचुंबकीय पैमाने

आवेशित कणों के आंदोलन को एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ है। इस तथ्य को, डालता है उदाहरण के लिए, क्यों एक ग्रह और उपग्रहों उन्हें अधिकारी का सवाल है, जबकि दूसरों - नहीं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों उनकी आवृत्ति और इसलिए ऊर्जा के अनुसार कक्षाओं में विभाजित किया जा सकता है। इन दो विशेषताओं जुड़े रहते हैं और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर हैं। क्या Mossbauer प्रभाव है केवल कुछ समय है, बशर्ते कर सकते हैं पाठक समझता है कि जहां विद्युत चुम्बकीय पैमाने गामा विकिरण स्थित है। तो, वायु तरंगों पैमाने को खोलने के। आयाम ब्रह्मांड - सैद्धांतिक रूप से उनके तरंगदैर्ध्य सीमा। हालांकि, इस तरह के विकिरण के ऊर्जा इतना छोटा है कि यह रजिस्टर करने के लिए असंभव है किया जाएगा। टेराहर्ट्ज़ विकिरण में थोड़ा अधिक आवृत्ति। हालांकि, यह है, और रेडियो तरंगों अत्यधिक विशिष्ट परिस्थितियों में मनाया जाता है: एक चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों का निषेध, पॉलिमर के फ्लेक्सुरल कंपन, ठोस में excitons की आवाजाही। विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के अधिक स्पष्ट अगले भाग - अवरक्त विकिरण। यह गर्मी के रूप में ऊर्जा हस्तांतरित करता है। दृश्य प्रकाश की भी उच्च ऊर्जा। स्पेक्ट्रम कि मानवीय आँख देखता का वह भाग पूरे पैमाने की तुलना में बहुत छोटा है।

उच्चतम - लाल लाईट न्यूनतम ऊर्जा, और बैंगनी है। इस संबंध में यह माना जाता है विरोधाभास: अधिक ठंडे पानी नीले रंग में दर्शाया जाता है, जिसका ऊर्जा लाल बत्ती की तुलना में अधिक है। बाद विद्युत चुम्बकीय पैमाने की पराबैंगनी भाग पहले से ही पर्याप्त रूप से उच्च आवृत्ति एक ठोस में प्रवेश करने की है। तथ्य यह है कि लोगों को, हमारे ग्रह पर अन्य प्राणियों की तरह, पराबैंगनी प्रकाश अनुभव नहीं होने के बावजूद, जैविक जीवों के समुचित कार्य के लिए इसके महत्व को भारी है। पराबैंगनी अध्ययन का मुख्य स्रोत सूरज है। उच्च ऊर्जा और कई पदार्थों घुसना करने की क्षमता एक्स-रे है। इस तरह के विकिरण के स्रोत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की मंदी है। इलेक्ट्रॉनों हो सकता है दोनों बाध्य है, अर्थात परमाणु और मुक्त हैं। चिकित्सा उपकरणों मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा उपकरण होते हैं। अंत में, सबसे मुश्किल और सबसे कम लहर गामा विकिरण है।

एक्स-रे और गामा

Mossbauer प्रभाव और भौतिकी और इंजीनियरिंग में अपने आवेदन गामा किरणों और एक्स-रे के बीच अंतर करने की जरूरत है। ऊर्जा का स्तर और तदनुसार, रखकर तरंगदैर्ध्य वे ओवरलैप के एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में हैं। यही कारण है कि एक गामा और 5 picometres के तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे नहीं है, है। उनकी तैयारी के लिए विभिन्न तरीकों। जैसा कि ऊपर बताया गया है, एक्स-विकिरण तब होता है जब इलेक्ट्रॉनों की मंदी। इसके अलावा, (परमाणु सहित) कुछ प्रक्रियाओं में भीतरी खोल से इलेक्ट्रॉन यूरेनियम के रूप में पर्याप्त रूप से भारी परमाणु गायब हो जाता है,। हालांकि, अन्य इलेक्ट्रॉनों उनकी जगह लेने के लिए जाते हैं। इस तरह के संक्रमण, और बन एक्स-रे का एक स्रोत। गामा किरणें नाभिक का परिणाम एक उच्च उत्तेजित अवस्था से बदलाव कर रहे हैं। जो करने के लिए यह विकिरण एक उच्च मर्मज्ञ की क्षमता है और आयनीकृत परमाणुओं सूचना का आदान प्रदान। जिसमें जब गामा किरण एक परमाणु के नाभिक से टकरा, वहाँ एक तथाकथित रिश्वत होना चाहिए। हालाँकि, व्यवहार में यह पता चला कि एक परमाणु कठोर शरीर से संबंधित होने के नाभिक के साथ गामा किरणों के संपर्क, प्रभाव याद आ रही है। यह, कि अतिरिक्त ऊर्जा तथ्य से समझाया गया के रूप में यह क्रिस्टल के इलेक्ट्रॉनिक बैंड द्वारा "लिप्त", एक phonon पैदा कर रही है।

आइसोटोप

Mossbauer प्रभाव और उसके आवेदन को बारीकी से एक आश्चर्य की बात इस तथ्य से संबंधित है: घटना आवर्त सारणी के सभी रासायनिक तत्वों पर कार्रवाई नहीं करता है। इसके अलावा, यह केवल कुछ पदार्थों आइसोटोप के लिए महत्वपूर्ण है। अगर पाठक अचानक भूल गया है क्या याद आइसोटोप। यह ज्ञात है कि किसी भी परमाणु विद्युत तटस्थ है। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रॉन खोल में जितना सकारात्मक प्रोटॉन के नाभिक में। हालांकि, कोर बिना कोई शुल्क दिए एक न्यूट्रॉन, कण होते हैं। आप नाभिक में नंबर बदलते हैं, तो बिजली तटस्थता का उल्लंघन नहीं है, लेकिन परमाणु के गुणों से थोड़ा बदल दिया है। इसके अलावा, यह होता है कि भारी आइसोटोप रेडियोधर्मी है और जब तक साधारण पदार्थ काफी स्थिर है, क्षय होने का खतरा है। ठोस तत्वों और उनके आइसोटोप, जो Mossbauer प्रभाव की विशेषता है की काफी एक सूची है। ⁵⁷ फे की जांच, उदाहरण के लिए, आम तौर पर इस घटना द्वारा विश्वसनीय है।

क्वांटम प्रभाव का उपयोग करते हैं

उत्पादन अनुभव है, जो एक या अन्य सूक्ष्म दुनिया से संबंधित परिकल्पना द्वारा की पुष्टि की है, यह अक्सर आसान नहीं है। इसके अलावा, यह स्पष्ट नहीं है क्या लाभ एक ही प्रभाव Mossbauer ला सकता है? इसका इस्तेमाल, तथापि, काफी चौड़ा है। क्रिस्टलीय के गुणों की जांच सामग्री, अनाकार ठोस और पतले विखण्डित पाउडर इस क्वांटम घटना के माध्यम से सहित, होता है। इस तरह के डेटा अभ्यास वर्गों (सैद्धांतिक भौतिकी) से काफी दूर की आवश्यकता होती है, और बहुत करीब आदमी विषयों में - जैसे दवा के रूप में। इस प्रकार, Mossbauer प्रभाव और इसके उपयोग सैद्धांतिक खोज है, जो लाभ का एक बहुत लाता है, रोजमर्रा की जिंदगी में भी एक उदाहरण के रूप में माना जाना चाहिए।