Читайте также: |
|
Данный вопрос рассмотрен кратко и требует самостоятельного изучения!!!
В 1921 г. Ган обнаружил радиоактивное вещество , являющееся как изобаром, так и изотопом
, но отличающееся от последнего своими радиоактивными свойствами. Оба вещества получаются в результате b-распада одного и того же элемента
:
и состоят из одинаковых ядер
, но имеют различные периоды полураспада (6,7 ч и 1,22 мин соответственно).
Разобраться в природе этого явления помогли опыты советских физиков И. В. Курчатова, Б. В. Курчатова, Л. В. Мысовского и Л. И. Русинова, открывших в 1935 г. существование аналогичного явления у искусственных радиоактивных ядер.
В этих опытах облучали нейтронами бром, состоящий из естественной смеси изотопов и
. Были получены два радиоактивных изотопа
и
.
Удивительным результатом опытов оказалось существованиеу и
не двух, а трех различных периодов полураспада для испускаемых ими b-частиц.
Таким образом, одному из двух радиоактивных изотопов брома следует приписать два периода полураспада. Чтобы установить, к какому именно изотопу и какие периоды относятся. были поставлены опыты по облучению брома g-квантами.
Соответствующие реакции протекают с образованием радиоактивных изотопов брома и
и сопровождаются вылетом нейтронов:
Оба образующихся изотопа брома b-радиоактивны, причем и в этом случае наблюдаются не два, а три различных периода полураспада.
Сопоставление опытов показывает, что в обоих случаях встречаются одинаковые периоды (18 мин и 4,4 ч) и один и тот же изотоп брома ( ), которому, следовательно, и надо их приписать.
Существование у одного ядра двух периодов полураспада можно понять, если предположить, что ядро возникает в двух различных изомерных состояниях — основном и возбужденном долгоживущем (метастабильном).
Изобразим процессы, происходящие с ядром с момента его образования до момента испускания электрона. Ядро
, образующееся из ядра
в результате захвата нейтрона, в первый момент своего существования находится в сильновозбужденном состоянии (на рисунке отмечено вездочкой).
![]() |
Снятие возбуждения происходит в результате последовательных переходов ядра во все более низкие энергетические состояния с одновременным испусканием g-квантов или (и) электронов внутренней конверсии, уносящих избыток энергии.
Объяснение природы изомерии существованием у ядер метастабильных. состояний было дано в 1936 г. Вейцзеккером.
В настоящее время явление ядерной изомерии хорошо изучено. Условием ее возникновения является существование вблизи основного состояния ядра энергетического уровня, сильно отличающегося от основного по величине момента количества движения ( ). Выше было замечено, что g-переходы между такими уровнями должны быть очень затруднены, так что соответствующие времена жизни могут достигать нескольких часов, дней или даже лет. Эти уровни и играют роль метастабильных состояний ядер-изомеров.
6.6 Эффект Мёссбауэра
Данный вопрос рассмотрен кратко и требует самостоятельного изучения!!!
![]() |
Два опыта Мёссбауэра
В 1958 г. немецкий физик Р. Мёссбауэр, проводя опыты по изучению резонансного поглощения в условиях частичного перекрытия линий в результате их доплеровского уширения, решил уменьшить величину D при помощи охлаждения источника и поглотителя. При этом естественно было ожидать уменьшения доли поглощенных квантов (из-за сокращения области перекрытия линий). Вместо этого в опыте было обнаружено увеличение эффекта, которое свидетельствовало о возрастании области перекрытия.
Для объяснения этого странного результата Мёссбауэр предположил, что при определенных условиях (достаточно малая энергия перехода и низкая температура по сравнению с дебаевской температурой кристалла) импульс и энергия отдачи, возникающие при испускании (поглощении) g-кванта, не идут ни на выбивание атома из узла решетки, ни на изменение энергетического состояния кристалла, а передаются упругим образом всему кристаллу в целом (точнее, очень большой группе атомов— N»108, охватываемой бегущей звуковой волной за время испускания). В этом случае из-за большой массы кристалла энергия отдачи R практически равна нулю, т. е. сдвиг между линией испускания и линией поглощения исчезнет:
Одновременно для этих актов испускания и поглощения должно исчезнуть и доплеровское уширение D, которое теперь будет меньше естественной ширины линии. Другими словами, при перечисленных выше условиях должен наблюдаться острый резонанс без отдачи с шириной, равной естественной ширине линии. Это объяснение Мёссбауэр блестяще доказал в своем знаменитом втором опыте.
Схема опыта Мёссбауэра изображена на рис 118,6. Здесь И — источник g-излучения с энергией 129 кэв, П — иридиевый поглотитель, Д— детектор. Источник и поглотитель были помещены в криостаты
и
, в которых поддерживалась температура Т=88°К- Криостат
с источником мог вращаться. При вращении его в одну сторону источник приближался к поглотителю с некоторой скоростью v, а при вращении в другую сторону удалялся от него с той же скоростью.В опыте измерялось поглощение g-квантов при различных скоростях источника. Результаты опыта приведены на рис. 118,8. Здесь по оси абсцисс отложена относительная скорость
источника и поглотителя и соответствующее ей изменение энергии
испускаемых g-квантов (из-за эффекта Доплера). По оси ординат отложена относительная разность интенсивности g-излучения, проходящего через иридиевый и платиновый (для оценки фона) поглотители одинаковой толщины. Из рисунка видно, что резонанс нарушается уже при скоростях в несколько сантиметров в секунду, которые соответствуют доплеровскому изменению энергии g-квантов на величину, меньшую
. Отсюда следует, что в опыте действительно наблюдалась линия без отдачи с естественной шириной g-перехода, равной
.
Эффект Мёссбауэра наблюдался для многих веществ, причем для некоторых из них были зарегистрированы еще более узкие линии. Величина эффекта обычно бывает порядка 1%, а иногда и еще меньше, рабочие температуры колеблются для разных веществ от комнатной до гелиевой (~4°К). С ростом температуры эффект постепенно ослабевает и пропадает.
За открытие излучения, рассеяния и поглощения без отдачи Р. Мёссбауэру была присуждена Нобелевская премия по физике за 1961 г.
Дата добавления: 2015-07-07; просмотров: 420 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Внутренняя и парная конверсия электронов | | | Тема 9 Ядерные реакции |