Файл: Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак.pdf

-

160

-

Г Л А В А

ІУ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКИХ

ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

ИЕТОДОи ЭФФЕКТА

ЫЕССБАУ^.'А

§ !•

Иопуокание и поглощение

у

- квантов

ядрами

без потери энергии на отдачу .

Ядеоадя

м з о н а н о -

ная Флюореоцеаішя

Эффекты

сверхтонкой структуры настолько налы по сравне ­

нию

с

энергиями

у

-переходов в

ядрах, что

наблюдать их

непосредственно в

у -опѳктрах

невозможно.

Действительно,

при

типичной

величине

энергии сверхтонкого

взаиюд ѳ йотвия

Е с т

»

10 '

sa и

при

энергии

•у

- кванта

100

к э в ,

отноок-

тельное изменение

энергии составит

~ Ю ~ * 2 ,

т . » . sa

предела­

ми разрешающей способности самого совершенного

спектрометра.

Однако

сравнительно недавно,

в

1956

г . , было

открыто

новое

ядерных

уровней

и

о большой

точностью

определять

ее

парамет­

ры.

Это

метод

наблюдения

резонаноной

флюоресценции

- и з ­

лучения,

иопуокаемого и поглощаемого ядрами бее потери энер ­

гии

на отдачу.

I .

Испуокание_ _ £ _ - к в а н т о в

ндр_ами_оаободных

атомов^

~

Как

известно,

отдача

ядра при

испускании

у-

- кванта

приводит

к

то- -, что энергия

этого

KBûBîa

h.i>

оказывает ­

ся

меньше

энергии

перехода.

При испускании

кванта излучающей

-

161 -

системе

передается импульс

Р -

kt/c

. Если

такой

с и с т е ­

мой является свободное

ядро,

то

этому

импульоу

будет

соответ ­

ствовать

кинетическая

энергия отдачи

между

-квантом и

ядром,

поэтому энергия

- кванта

£ «= ht ' Ев

- R < Е0 .

Для

осуществления

резонансной флюоресценции

эти кванты

состоянии. Поскольку в процессе поглощения кванта

происходит

такая *е передача иипульоа, то

в

случае свободных

поглощаю­

щих

ядер

полный

дефицит

энергии

кванта

за

с ч е " отдачи с о с т а ­

вит

величину

2R

-

J

M

l

*

-

А

_ .

(233)

2Мс*

2Мс1

При

EQ

=

100

кэв

для

ядер

с массовым

числом Â *

50,

2 R

*

= 1С""*

э в .

Эта небольшая

относительно

EQ величина

оказывает­

ся очень большой по сравнению с естественными ширинами

Г

нижних . ^бунденных оостояний ядер . Как известно,

Г-ti/z,

где

X

-

среднее

время

жизни

ядра

в

возбужденном

состоянии.

При

X

-

І0~9

сек

(типичное

значение) Г s 6 . К Г 7

э в .

Та ­

ким

образом,

2 R

»

Г и условие

резонанса

(Е- -

Е

£•

Г)

*

9

- 1 6 2 -

окаэывается практически полностью нарушенным:

^ - к в а н т ,

жется

в

направлении

испущенного

> - кванта

со скоростью

V ,

то

квант

получает

добавок энергии

&EAK

^ * " с "

*

Приравнивая

д Ед

= 2 R

,

получаем,

что в

приведенном

примере

скорость,необходимая

для

компенсации

отдачи,равна:

V

«= 3

•

10*

с м / с е к .

менялись

для

определения

времени жизни некоторых ядер в в о з ­

бужденном

состоянии. .

Для излучения атомов,

т . е .

для

с в е т а , энергии

квантов

в

10* - І 0 б

pas

меньше, чем

для

у

- к в а н т о в , в то

время

как

ширины атомных уровней по порядку величины равны ядерным

ширинам. Поэтому энергии

отдачи

при

атомных переходах меньше

-Ifi

-

2 . _Иопу_сквние_ _ £ jKjajj™B_ ядрами _атомов_,

с в я з а н ­

ных j jtpjH(^ajjui400K0j _peuiѳтке._Эа^і4)ект _Ь1восбауэ_ра_

Атомы реальных излучателей

и поглотителей

у

-квантов

в большинстве

случаев

входят в состав различных

химических

ооединений или связаны

в решетке

твердого т е л а .

Энергии

хими­

ческих связей характеризуются величинами порядка

I -

10 эв ,

позтому, валм

анергия

отдачи в расчете на свободный

атом

меньше анергии

с в я з и ,

то эта связь не будет разорвана;

энер ­

гия отдачи будет затрачена не на поступательное

движение яд­

куле или кристалле . При этом нарушается прямая

корреляция

между

импульооы

и энергией

отдачи,

существующая

в случае

с в о ­

бодных

атомов. Энергия, теряемая квантом на отдачу, может

окаватьоя как меньше, так а больше

величины, рассчитанной

для свободного

ядра.

В 1958 г.

Р.Меообауэр

показал теоретически и эксперимен­

тально, что если излучающие

и поглощающие

ядра

входят в

с о с ­

тав криоталличеокой решетки

твердого т е л а ,

т о , при определен­

поглощения

у

- квантов

без потери энергии

на отдачу . Это

ираводит и появлению в спектрах

иопускания

и поглощения не -

оиемнанх относительно внергни

возбуждения

E Q линий

испуска­

ния • погиоиенвя с естественной

шириной

Т,

для которых у с л о ­

вна ровонаноа

не нарушены

в наблюдение

резонансной

ядерной

флюоресценции

оказывается

сравнительно

легко

осуществимым.

В твердом

теле атомы

занимают положения

равновесия в у з -