Messbauer effekti
Messbauer effekti, atom yadrosi energiyasi, yadro elektromagnit to‘lqinlar, radiaktiv manba, impuls va energiyaning saqlanish qonuni haqida o'qing.
Murakkab
6 min
18.09.2023
Fizika va astronomiya

Atom yadrosi energiyasi xuddi atom, molekula va boshqa kvant sistemalarniki kabi faqat diskret qator qiymatlar olishi mumkin. Ruxsat etilgan energiyali holatlar orasidagi oʻtishlarda yadro elektromagnit toʻlqinlar nurlatadi. Bu toʻlqinlarning chastotasi, odatda, shundayki, ular γ-nurlanishlar sohasida joylashgan boʻladi. Tegishli γ-kvantlar yuzdan bir necha millonlargacha elektron volt energiyaga ega boʻladi. Bitta yadro chiqargan γ-nurlanish xuddi shunday boshqa yadro tomonidan yutiladimi? Goʻyo γ-kvant energiyasi aynan uygʻongan va asosiy (uygʻonmagan) holatlar energiyalari farqiga teng va bunday kvantlar yadro tomonidan oson yutilishi lozim edi. Biroq, odatda, =E1−E0 shart bilan harakatlanuvchi rezonans yutilish kuzatilmaydi. Buning sababi tepish energiyasidadir. Miltiqdan otayotganda oʻqning uchib chiqib ketishi barobarida impulsning saqlanish qonuniga koʻra, miltiqning oʻzi ham orqaga tepadi, demak, qandaydir energiya ham oladi.

Bunday holda Etep. tepki energiyasini yadro olganidan, γ-kvant energiyasi sathlarining energiyalari farqi E1−E0 dan kichik boʻladi. γ-kvant yutilganida uning impulsi yadroga beriladi va u harakatga keladi. Bunga ham energiya kerak boʻladi. Shuning uchun ham γ-kvant energiyasi yadroni uygʻotish, unga kerakli E1 energiya berish uchun yetarli boʻlmaydi. Har holda rezonans yutilishga erishish mumkinmi? Maʼlumki, miltiqning massasi qancha katta boʻlsa, tepish energiyasi shuncha kichik boʻladi. Buni impulsning va energiyaning saqlanish qonunlarida tushunib olish oson. Yadroning oʻzi nisbatan yengil va tepish energiyasining rezonans shartini buzadi. Agar atomlar (yadrolar) oʻzaro mustahkam bogʻlangan kristall panjara hosil qilgan kristallni olsak-chi? Bunday sistemada tepish paytida impulsni butun kristallga uzatish mumkin boʻlib qoladi. Bunda tepish energiyasi gʻoyat kichik boʻlib, γ-kvantlarni rezonans yutish yuz beradi. Aynan shunday effekt 1958-yilda olmon fizigi R. Messbauer tomonidan ochilgan boʻlib, bu hodisa uning nomi bilan ataladi. Messbauer dastlabki tajribalarida suyuq azot haroratini 80 K gacha sovitilgan 191Ir radioaktiv manbadan foydalandi va bunda rezonans γ-kvantlar ulushi bir necha foizdan ortiq boʻlmadi. Nima uchun bunchalik oz kvant rezonansga tushardi? Nima uchun manbani bunchalik past haroratgacha sovitish lozim boʻldi? Gap shundaki, yadro kristall panjara tugunida turgan boʻlsa-da, tepish paytida kristall atomlarning tebranishlari sodir boʻlishi mumkin. Bunga ham energiya sarflanishga toʻgʻri keladi. Harorat pasayishi bilan jarayonning ehtimolligi kamayib boradi, lekin 191Ir uchun suyuq azot haroratida u kattadir. Hozir xona haroratlarida rezonans γ-kvantlar ulushi deyarli yarmini tashkil qiladigan radioaktiv birikmalar maʼlum boʻlib, shu sababli manbani kamdan kam hollardagina sovitishga toʻgʻri keladi. Messbauer effekti qattiq jismlar xossalarini tadqiq qilishda qudratli qurol boʻlib qoldi. Messbauernig gʻoyasi manbaning mexanik harakati yordamida rezonansni ʼʼbuzishʼʼdan iborat edi. Har bir tebranish sistemasi tebranish sistemasining chastotasini hali rezonans kuzatilishi mumkin boʻlgan chatotalar intervaliga nisbati — asllik bilan tavsiflanadi. Masalan, tor boʻlsa-da, chastotalarning muayyan intervalidagi barcha toʻlqinlarni ʼʼtutadiʼʼ va shu sababli qoʻshni stansiyalarda baʼzida ajralish oson boʻlmaydi. Radio qabul qilgich apparat qanchalik yaxshi boʻlsa, rezonans shunchalik oʻtkirroq va uning aslligi shunchalik yuqoriroq boʻladi. Atom yadrosi ham muayyan asllikka ega boʻladi. Tepish boʻlmasa ham u (E1−E0) qiymat yaqinidagi biror chastotalar intervalida γ-kvantlarni yuta oladi. Xuddi shuningdek, γ kvantlarning nurlanishida ham chastotalarning biroz ʼʼyoyilishiʼʼ sodir boʻladi. Boshqacha aytganda, uygʻotilgan holatda G chiziqning muayyan kengligi mavjud boʻladi. Odatda, yadrolarda G ~10−8 eV. Bu koʻpmi yoki ozmi? Bunga javob berish uchun γ-kvantlar energiyasi bilan taqqoslab koʻrish lozim. Masalan, qalayning keng tarqalgan 119Sn izotopi radioaktiv manbayi uchun tegishli aslllik 0.8·1012 ga teng. Hech qaysi radio qabul qilgich bunday gʻoyat katta asllikka ega emas. Radiotexnik konturlarda eng yaxshi hollarda asllik bir necha yuzga erishadi xolos. Xullas, γ-rezonans juda yuqori asllikka ega. Shuning uchun γ-kvantlar chastotasini biroz siljitishdayoq, rezonans yutilishi kuzatilmaydi. Nurlanish chastotasini Dopler effekti yordamida oʻzgartirish mumkin. Buning uchun manbani (yoki yutgichni) muayyan tezlik bilan harakatlantirish lozim.

Rezonansni buzish nima uchun kerak? Avvalo, shunday usul bilan uygʻotilgan sathning G chizigʻi kengligini oson aniqlash mumkin. Buning uchun Dopler formulasi yordamida rezonans kuzatiladigan tezliklar intervalini chastotalar intervaliga yoki γ-kvantlar energiyasi intervaliga oʻtkazib hisoblash lozim. Bu bilan kristallda yadroning ʼʼyashash sharoitlariʼʼ haqida muhim maʼlumotlarga ega boʻlish mumkin. Yadro oʻtishlari energiyasiga kristall ichidagi elektr va magnit maydonlar taʼsir koʻrsatadi. Buni odatdagi usullar bilan aniqlab boʻlmasdi. Messbauer effekti rekord sezgirlikka ega boʻlganidan chastotalarning tegishli siljishini aniqlash oson. Shunday qilib, Messbauer effekti energiya oʻzgarishlarini qayd qilishning gʻoyat qiyin usulini berdi. Fanning butun boshli alohida bir boʻlimi –– Messbauer spektroskopiyasi tarmogʻi mavjud boʻlib, uning keyingi taraqqiyotiga koʻplab boshqa olimlar katta hissa qoʻshishdi. Messbauer effekti yordamida AQSH olimlari Paund va Rebek laboratoriya sharoitida umumiy nisbiylik nazariyasining xulosalarini tasdiqlash imkoniga ega boʻlishdi. Yorugʻlik kvanti (E=) gravitatsion maydonda tezlashib, oʻz energiyasini orttiradi va uning chastotasi spektrning ʼʼbinafshaʼʼ qismi chetiga siljiydi. Aksincha, sekinlashayotib u spektrning ʼʼqizilʼʼ chetiga siljiydi. Yerning ogʻirlik kuchi maydonida vertikal boʻyicha 10 metr masofada chastotaning nisbiy oʻzgarishi ~10−15 metrni tashkil qiladi. Messbauer effekti yordamida bunday siljishni sezish mumkinligi maʼlum boʻldi. Rezonans ʼʼbuzilar ekanʼʼ va uni tiklash uchun manbani haqiqatan atigi soniyaga bir necha mikrometrga teng tezlik bilan harakatlantirishga toʻgʻri keladi. Bu kattalik aynan umumiy nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadigan chastota siljishiga mos keladi.


Maqola orbita.uz saytidan olindi. Original maqola → Messbauer effekti
Muqova surat: freepik.com

Matnda xato topdingizmi? Kerakli matnni belgilang va CTRL+ENTER tugmalarini bosing.

Eng so‘nggi maqolalarni o‘tkazib yubormang!
Telegram kanalamizni kuzatib boring!