Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 54

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 76 >> Следующая

Казалось бы, чего еще можно желать? Ведь погрешность измерения 0,1%, т. е. не более 0,001 измеряемого значения E9 означает очень высокую точность даже для обычных измерений. Но, как оказалось, в ядерной физике даже столь высокая точность измерений - далеко не предел.
ЭФФЕКТ МЁССБАУЭРА
В конце 50-х годов немецкий физик Мёссбауэр изучал резонансное рассеяние 7-квантов. Суть этого явления заключается в следующем. Раньше уже говорилось о том, что при переходе любой квантовой системы, в том числе и атомного ядра, из одного энергетического состояния в другое выделяется или поглощается квант энергии, равный разности энергий этих состояний (см. гл. 3). Если энергию основного состояния ядра принять за нуль и относительно нее отсчитывать энергии всех возбужденных уровней Ey р, то при переходе с некоторого уровня в основное состояние выделится энергия е = ?ур (обычно такое выделение энергии происходит в виде вылетающего из ядра 7-кванта). Нетрудно сообразить, что при поглощении точно такой же энергии е аналогичным
145
Рис. 40. Схема резонансного рассеяния у- квантов атомными ядрами
ядром возможен обратный переход из основного состояния в возбужденное (рис. 40). В возбужденном состоянии ядро находится обычно очень недолго и переходит снова в основное состояние с испусканием 7-кванта. Так как второй 7-квант может вылететь из ядра в любом направлении, внешним наблюдателем такой двухступенчатый процесс воспринимается как рассеяние 7-кванта, а то, что для него требуется точное соответствие энергии поглощаемого 7-кванта и энергии возбуждения ядра (7-квант должен "попасть в резонанс" с ядром) , и привело к названию резонансное рассеяние. Заметим, что 7-кванты с энергиями, отличными от ?ур (пусть даже и с очень близкими к Дур), не могут испытать резонансного рассеяния.
На первый взгляд, наблюдать резонансное рассеяние 7-квантов очень легко — для этого достаточно взять в качестве рассеивателя то же самое вещество, из которого состоит излучатель. Однако все обстоит далеко не так просто. Дело в том, что при вылете 7-кванта из ядра последнее испытывает отдачу, на которую уходит часть энергии перехода ?ур, поэтому энергия вылетающего 7-кванта Ey оказывается меньше ?ур:
Еу=Еур — Ея,09
где Еяо — кинетическая энергия ядра отдачи. При попадании 7-кванта в ядро последнему передается количество движения кванта, а вместе с ним и некоторая доля его энергии, очень близкая к Еяо\ значит, энергия, которая может быть поглощена ядром, составит
^погл ~Щ ~ ^я.о =^ур ~~ 2Ея.о <<?ур.
146
Правда, абсолютно точного равенства между ?погл и ^Vp здесь и не требуется. Поскольку ядро находится в возбужденном состоянии некоторое время г, из соотношения Гейзенберга следует, что энергия этого состояния задается не абсолютно точно, а с некоторым разбросом AE; обычно этот разброс называют шириной уровня и обозначают буквой Г: Г* Л/т. С таким разбросом по энергии будут образовываться 7-кванты при переходах с данного уровня на основной и такой же разброс допускается у энергий подлетающих к ядру 7-квантов, при котором они могут испытать резонансное рассеяние. Однако абсолютное значение Г очень мало. Например, состояние с Еур = 129 кэВ у ядра 191Ir имеет т 10"10 с, откуда следует, что для него Г * 5-10"6 эВ. В то же время энергия, теряемая на отдачу, хотя и относительно невелика: Еяо « 0,05 эВ, но все же в 10000 раз больше, чем Г, поэтому может показаться, что резонансное рассеяние наблюдать абсолютно невозможно.
На самом деле это не совсем так. Ядра не покоятся на своих местах, а, участвуя в тепловом движении, все время колеблются около своих положений равновесия. Если в момент испускания 7-кванта ядро двигалось в том же направлении, то оно как бы подталкивает 7:квант, и энергия последнего оказывается немного больше средней; при противоположном движении ядра энергия 7-кванта будет меньше средней. Это явление, хорошо известное в акустике и оптике, называется эффектом Доплера. В результате эффекта Доплера разброс по энергиям D вылетающих из ядер 7-квантов значительно превышает Г. Эффект Доплера имеет место и при поглощении 7-квантов. Доплеровское уширение линии D при комнатной температуре составляет примерно 0,07 эВ, т. е. .сравнимо с Еяо. Поэтому линии испускаемых и поглощаемых 7-квантов частично перекрываются, за счет чего часть 7-квантов все же может испытать резонансное рассеяние.
Все сказанное выше поясняет рис. 41, на котором по оси абсцисс отложена энергия, а по оси ординат — вероятность испускания или поглощения 7-квантов. Пунктирные кривые соответствуют случаю без учёта эффекта Доплера. Кривая 1 показывает разброс энергий при ядерном переходе, в том числе и допустимый разброс передаваемой ядру энергии при резонансном поглощении 7-кванта; за счет отдачи энергии испускаемых 7-квантов будут на ?я.о меньше (кривая 2), а вследствие отдачи при попадании 7-кванта в ядро энергии, которые могут быть переданы на возбуждение последнего, оказываются еще на Еяо меньше (кривая 3). Из-за эффекта Доплера все
147
Рис. 41. Роль эффекта Доплера при резонансном рассеянии 7-квантов (пояснения в тексте)
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed