Время вспять или физик, физик где ты был - Абрагам А.
Скачать (прямая ссылка):
Замечательно, что в 1939 году, за двадцать лет до открытия Мёссбауэра, Уиллис Лэмб (Willis Lamb) опубликовал полную теорию этого эффекта, правда для нейтронов, а не для гамма-квантов, но принцип там тот же. Что еще любопытней, это то, что Мун, тот, который метал гамма-кванты пращой, советовался с Пайерлсом в связи с этой проблемой и что тот рекомендовал ему почитать статью Лэмба. Что касается самого Лэмба, когда я однажды сказал ему в шутку: "Проморгали вы еще одну Нобелевскую" (первую он получил за несколько лет до того за открытие так называемого "лэмбовского сдвига", которое привело к возрождению квантовой электродинамики), он отозвался на эту дружескую шутку с горечью; очевидно, был не прочь получить вторую.
Два американских физика повторили эксперимент Мёссбауэра, подтвердили его результаты и опубликовали их в "Physical Review Letters", что, наконец, привлекло внимание всех к этому открытию, в том числе и мое. Замечательно, что вместо того, чтобы 252
Во рослые годы
проделать опыт на каком-нибудь другом ядре, тем более, что на многих других эффект гораздо нагляднее, чем на 191Ir, они повторили опыт на том же ядре. Они просто не поверили результатам Мёссбауэра и хотели показать их ошибочность.
Невероятная тонкость мёссбауэровских линий, как они теперь называются, привела к совершенно новому методу развертки. Хорошо известно, что из-за так называемого допплер-эффекта частота П источника, приближающегося к поглотителю со скоростью V, покажется поглотителю смещенной на Cl(v/c), где с - скорость света. Естественная ширина мёссбауэровской линии, скажем в 57Fe, 2Д и 10~9 эВ, и ее относительное значение, X = (2А/П), где П = 14,4 кэВ - энергия перехода, равно X к, 1 • IO-13! Из этого следует, что изменение относительной скорости источника и поглотителя, необходимое, чтобы пройти через линию, равно V =сХ=Ъ • IO10 • 7 • IO-13 и 0,02 см • с-1. На самом деле несовершенство решетки, спин-спиновые взаимодействия внутри образца и конечная толщина источника и поглотителя несколько расширяют линию: значение ее относительной ширины в 51 Fe будет ближе к 2-Ю-12, чем к 7-Ю-13. Я привожу все эти подробности потому, что они потребуются немного позже.
Приведенные выше данные явно переводят изучение эффекта Мёссбауэра в область легкой и даже ультралегкой науки. Как только я услышал об этом эффекте, я стал о нем размышлять, потому что он мне страшно понравился чисто с эстетической точки зрения, и я посвятил ему тринадцать лекций в моем первом курсе в Коллеже. Я записал лекции на французском языке. Несмотря на это, один американский издатель выпустил их отдельной книжкой. Говорят, что в нее иногда заглядывают до сих пор. Физики-ядерщики, которые пришли в большом числе на первую лекцию, скоро убедились, что эффект Мёссбауэра не для них, а для физиков твердого тела.
В моей лаборатории Соломон из подручных материалов и приборов, одолженных в соседних лабораториях, смастерил за несколько дней аппарат, с помощью которого он смог наблюдать спектры некоторых соединений железа. Мое знакомство с теорией сверхтонкой структуры помогло ему в объяснении результатов. Независимо от других он обнаружил так называемый изомерный сдвиг, который, как я показал, аналогичен изотопическому сдвигу в оптических спектрах и объясняется разницей радиусов ядра в основном и в возбужденном состояниях. Я также показал, что знак квадрупольного момента ядра железа 57Fe в первом возбужденном состоянии, приводившийся в литературе, ошибочен.
Эта область физики, где собралась куча народу, довольно скоро надоела нам с Соломоном. Моим главным вкладом в эффект Коллеж це, Франс
253
Мёссбауэра я считаю то, что уговорил заняться им молодого одаренного французского физика Пьера Эмбера (Pierre Imbert), искавшего в ту пору тему. Сегодня его лаборатория одна из лучших в мире.
*Красное смещение
В заключение я хочу рассказать историю наблюдения с помощью эффекта Мёссбауэра явления, называемого "красным смещением ". Это сдвиг частоты электромагнитного излучения в гравитационном поле; он был предсказан Эйнштейном, так же как и отклонение луча света под действием гравитационного поля, которое наблюдалось впервые Эддингтоном во время солнечного затмения в 1919 году. Необыкновенная узость мёссбауэровских линий создала в первый раз возможность наблюдать воздействие гравитации на электромагнитное излучение в лаборатории. Принцип эксперимента очень прост. Представим себе источник и поглотитель гамма-лучей в земном гравитационном поле с ускорением
первый выше второго на расстояние А. Наивно, но в общем законно можно сказать, что гамма-фотон "падает" с источника на поглотитель, что при "падении" его энергия увеличивается и что относительное значение этого увеличения, т.е. относительное значение смещения его частоты, равняется (gh/c2). В данном случае это не красное, а синее смещение; чтобы сделать его красным, достаточно поменять местами источник и поглотитель. Для высоты в двадцать метров красное смещение 2-Ю-15, т.е. приблизительно одна тысячная относительной ширины мёссбауэровской линии в 51Fe.
