Наука, Образование : Технические науки : § 3.7 Ядерные спектры и эффект Мёссбауэра : Сергей Семиков

на главную страницу  Контакты  Разм.статью


страницы книги:
 0  1  7  14  21  28  35  42  49  56  63  70  77  84  91  97  98  99  105  112  119  126  133  140  147  154  161  168  175  182  189  196  203  210  217  224  231  232  233

вы читаете книгу




§ 3.7 Ядерные спектры и эффект Мёссбауэра

При максимально возможной опоре на механику или электродинамику необходимо указать физически наглядные математические операции, интерпретация которых через колебания подходящей модели приводит для неё к законам сериальных спектров; она должна позволить улучшить эмпирические формулы, упорядочить их с единой точки зрения и открыть новые законы.

Вальтер Ритц, "Теория спектральных серий" [9, 50]

Выше было показано, что разгадка строения атома сразу объясняет механизм генерации характерных атомных спектров элементов (§ 3.1, § 3.2). Точно так же, установление в предыдущем разделе строения ядер должно автоматически прояснять и природу ядерных спектров. Было открыто, что атомные ядра при возбуждении, скажем, — от перестройки ядер или от соударений, начинают испускать гамма-излучение строго определённых частот, характерных для данного ядра. То есть, подобно линейчатым атомным спектрам, существуют ядерные, имеющие много большие частоты. Во всех случаях спектр излучения генерируется вибрирующими электрическими зарядами. Так, крутящиеся электроны генерируют атомные спектры. Но в ядрах электроны находятся в связанном состоянии: они входят в состав электрон-позитронной решётки остова ядра. Поэтому ядерные спектры должны генерировать колеблющиеся протоны ядер. В самом деле, протоны тоже могут пошагово смещаться вдоль узлов электрон-позитронной решётки, оказываясь каждый раз в новом, строго заданном магнитном поле. Колеблясь в нём, они испускают излучение дискретно меняющихся частот. Характерная частота этих колебаний, которую легко рассчитать из данной модели, по порядку величины вполне соответствует частотам гамма-спектров ядер. И, опять же, поскольку каждое ядро имеет своё особое, неповторимое строение, эти спектры будут сугубо индивидуальны для разных ядер и эквивалентны для одинаковых ядер. Именно это свойство стандартной структуры спектра используют в эффекте Мёссбауэра. Он состоит в том, что ядра поглотителя эффективно поглощают гамма-излучение источника только в том случае, если излучение испускают ядра того же типа, а приёмник неподвижен относительно источника.

Выше мы видели, что электронные слои в атоме и нуклонные слои в ядре заполняются по сходному принципу и, по сути, заданы единой структурой (§ 3.3, § 3.6). Подобие атомных и ядерных структур отражено и в спектрах. Выше рассмотрены атомные спектры, порождаемые колеблющимся электроном в возбуждённом атоме. При этом, каждому атому отвечал свой особый линейчатый спектр, — индивидуальный "штрихкод атома". Точно так же, существуют характерные ядерные спектры возбуждённых ядер. И атомные, и ядерные спектры излучаются при колебаниях зарядов, но, если в атоме это — электроны, то в ядрах — протоны. Они тоже колеблются с жёстко заданными, индивидуальными для каждого типа ядер частотами в магнитном поле атомного остова (Рис. 115). Как выяснили, постоянная Ридберга R=h/16π2ca2M (§ 3.1). Поскольку заряды колеблются в одном и том же атомном остове, различие будет лишь в шаге a электрон-позитронной сетки и массе M генерирующего заряда. Ранее было найдено, что расстояние между узлами, в которых колеблются электроны атома, составляют порядка размеров атома: a≈a0=0,53×10–10 м, то есть порядка одного ангстрема (1 Å=10–10 м). Точно так же, расстояния между узлами, в которых колеблются протоны, составляют порядка размеров ядра и классического радиуса электрона, который как раз и задаёт шаг электрон-позитронной сетки: a≈r0=2,82×10–15 м, то есть порядка одного ферми (10–15 м). Раз в ядрах расстояния a≈r0 меж электронами и позитронами в 104–105 раз меньше расстояний a≈a0 в электронных слоях, а масса M протона в 2000 раз больше электронной, то R для ядер выйдет в 105–106 раз больше.

Рис. 115. Два масштаба сил и спектров. Протоны p в узлах мелкой сетки генерируют в магнитном поле уголка ядерные спектры, а электроны e в узлах крупной сетки дают атомные спектры.


Соответственно, характерные частоты f~R ядерных спектров в 105 раз выше атомных. И, — точно, ядерные спектры лежат в рентгеновском и гамма-диапазоне 1016–1019 Гц, тогда как атомные, лежащие в инфракрасном и оптическом диапазоне 1011–1015 Гц, имеют на 5 порядков меньшие частоты. Итак, схожая структура спектров, в виде ряда дискретно меняющихся частот, характерных для данного ядра или атома, говорит о едином механизме их генерации. Разница лишь в масштабе сеток, между узлами которых смещается генерирующий заряд. И, если атомные спектры дают ключ к разгадке строения атома, то ядерные — к строению ядер.

Рассмотренный механизм генерации ядерных спектров, судя по всему, не единственный, поскольку ядра излучают не только от возбуждения ударами, но и при возбуждении в процессе ядерных реакций и при спонтанном переходе из одного состояния в другое. Такое гамма-излучение генерируют, вероятно, уже не колебания отдельных протонов, а колебания отдельных частей ядра, имеющие, подобно колебаниям молекул или грузов на пружинке, жёстко заданные частоты, о чём будет рассказано ниже (§ 3.13). Излучение ядер может возникать и от резкого торможения соударяющихся ядер, в случае неупругого удара, порождая огромные ускорения. А ускоренно движущееся заряженное ядро, по законам электродинамики, должно излучать электромагнитную энергию. Тогда, вся кинетическая энергия сталкивающихся ядер может преобразоваться в энергию излучения, отчего такой удар и называют неупругим.

Возникает гамма-излучение и при перестройке протон-нейтронной структуры, то есть, при спонтанном переходе из менее устойчивого структурного состояния — в более устойчивое. Как было показано в предыдущем разделе (§ 3.6), нуклоны могут располагаться в ядре различным образом. При этом, разным способам размещения соответствует разная энергия связи, так что переход из одного состояния в другое, более устойчивое, сопровождается выделением соответствующей энергии в виде гамма-излучения. Ведь, при такой перестройке ядра, перемещаемые нуклоны механически встряхиваются, начиная колебаться в магнитном поле ядерного остова, излучая гамма-лучи. Причём, для каждого ядра, для каждой реакции, опять же, свойственны свои характерные частоты излучения. По аналогии с атомами, ядра на тех же частотах сильнее всего и поглощают излучение. Такая строгая индивидуальность, жёсткая определённость частот гамма-излучения, аналогичная наличию характерных линий в атомных спектрах, находит применение на практике, в качестве эталонных частот, для сравнения параметров излучателя и поглотителя и выявления ничтожных сдвигов частоты, вызванных движением источника и релятивистскими эффектами. Чаще всего, применяют упомянутый эффект Мёссбауэра, измеряя степень поглощения гамма-излучения от источника поглотителем. Эффект Мёссбауэра позволяет выявлять тончайшие сдвиги частоты от движения источника и поглотителя и других влияющих на частоту эффектов.

Кстати, в эффекте Мёссбауэра сталкиваемся с ещё одним провалом квантовой теории, которая предсказывала, что эффект не может наблюдаться ввиду большого импульса отдачи, получаемого ядром при испускании гамма-кванта и меняющего частоту излучения, исключая его резонансное поглощение другим ядром [135]. Но, вопреки квантовой теории, эффект Мёссбауэра всё же был открыт на опыте, в очередной раз посрамив кванторелятивистов и доказав, что излучение исходит не отдельными порциями-квантами, а — классической сферической волной, симметрично расходящейся во все стороны и потому не вызывающей отдачи. Также, именно эффект Мёссбауэра позволяет установить важную связь строения молекул, атомов, их электронных оболочек и оптических спектров — с ядерными свойствами этих атомов и спектром их гамма-излучения, о чём говорилось выше (§ 3.6) и ещё будет сказано ниже (§ 4.16).


Содержание:
 0  Баллистическая теория Ритца и картина мироздания : Сергей Семиков  1  ОТ АВТОРА : Сергей Семиков
 7  § 1.4 Природа электрического отталкивания и закон Кулона : Сергей Семиков  14  § 1.11 Электромагнитные волны : Сергей Семиков
 21  § 1.18 Изменение хода времени в поле тяготения : Сергей Семиков  28  § 1.3 Электродинамика Ритца : Сергей Семиков
 35  § 1.10 Эффект Ритца : Сергей Семиков  42  § 1.17 Природа массы и гравитации : Сергей Семиков
 49  § 2.2 Искривление лучей света возле Солнца и А. Эддингтон : Сергей Семиков  56  § 2.9 Проверка баллистического принципа в космосе : Сергей Семиков
 63  § 2.16 Вращающиеся звёзды и космические дуги : Сергей Семиков  70  § 2.1 Радиолокационные измерения в космосе : Сергей Семиков
 77  § 2.8 Космическая дисперсия : Сергей Семиков  84  § 2.15 Сверхсветовые скорости выбросов : Сергей Семиков
 91  Часть 3 МИКРОМИР ПО РИТЦУ : Сергей Семиков  97  § 3.6 Строение ядер : Сергей Семиков
 98  вы читаете: § 3.7 Ядерные спектры и эффект Мёссбауэра : Сергей Семиков  99  § 3.8 Состав и масса элементарных частиц : Сергей Семиков
 105  § 3.14 Гипотеза индуцированных распадов ядер и частиц : Сергей Семиков  112  § 3.21 Эфир и реоны : Сергей Семиков
 119  § 3.6 Строение ядер : Сергей Семиков  126  § 3.13 Ядерные реакции и дефект массы : Сергей Семиков
 133  § 3.20 Реоны, ареоны и плюс — минус масса : Сергей Семиков  140  § 4.5 Нелинейный фотоэффект : Сергей Семиков
 147  § 4.12 Работа выхода и туннельный эффект : Сергей Семиков  154  § 4.19 Магнетизм и ферромагнетизм : Сергей Семиков
 161  § 4.4 Селективный фотоэффект : Сергей Семиков  168  § 4.11 Волновые свойства частиц : Сергей Семиков
 175  § 4.18 Фазовые переходы 1-го и 2-го рода : Сергей Семиков  182  § 5.3 БТР в древних культах и скрытое знание : Сергей Семиков
 189  § 5.10 Космолучевая сверхсветовая связь : Сергей Семиков  196  § 5.17 Гармония природы, науки и человека : Сергей Семиков
 203  § 5.2 БТР в древних играх : Сергей Семиков  210  § 5.9 Создание новых веществ, элементов, частиц : Сергей Семиков
 217  § 5.16 Ассоциативный метод, единство и взаимосвязь явлений : Сергей Семиков  224  Таблица опытов по проверке БТР, СТО и ОТО : Сергей Семиков
 231  Именной указатель[1] : Сергей Семиков  232  Предметный указатель : Сергей Семиков
 233  Использовалась литература : Баллистическая теория Ритца и картина мироздания    



 




sitemap