16 (Лекции Лунева PDF), страница 3

  WЯ .Совсем иначе обстоит дело, если ядро принадлежит атому, находящемуся в узле кристаллической решётки. В этом случае существует вероятность того, что импульс отдачи будетпередан не испускающему - квант ядру, а всему кристаллу в целом. При этом энергию отдачи7Семестр 4. Лекция 16.также можно определить из выражения WЯ нить на массу всего кристалла: WЯ E2E22M Я c 2, в котором массу ядра M  нужно заме-. Поскольку масса кристалла неизмеримо больше2Mc 2массы ядра, то энергия отдачи, передаваемая излучающим ядром кристаллу, ничтожно мала посравнению с естественной шириной линии:   WЯ .Таким образом, ядра, находящиеся в кристалле, могут испускать - кванты с энергией,практически точно равной энергии ядерного перехода Е = Е0, и с естественной шириной линииГ.

Эти - кванты могут поглощаться такими же ядрами, находящимися в другом кристалле,причем импульс отдачи с определённой вероятностью также может быть передан не поглощающему ядру, а всему кристаллу. В таком процессе ядро поглощает энергию, точно равнуюэнергии возбуждения (разности значений энергий основного и возбуждённого состояний ядра)E. ЭТО означает, что если ядра находятся в кристалле, т. е. в связанном состоянии, то для нихстановится возможным резонансное испускание и поглощение - излучения. В этом и состоитсуть эффекта, открытого в 1958 г. немецким физиком Р. Мессбауэром и названного его именем.Рудольф Людвиг Мёссбауэр (Rudolf Ludwig Mößbauer, рожд. 1929) — немецкий физик,специалист в физике атомного ядра и элементарных частиц, лауреат Нобелевской премии пофизике за 1961 год.Ядра, для которых наблюдается эффект Мессбауэра, называются мессбауэровскимиядрами, а резонансное -излучение, испускаемое такими ядрами - мессбауэровским излучением.В случае мессбауэровского - излучения отсутствует доплеровское уширение линии, связанное с тепловыми колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки.

Т.к. период тепловых колебаний атомов составляет Т~10-12 ...10-13 с, то время жизни  мессбауэровского ядра ввозбуждённом состоянии оказывается намного больше ( ~10-7 ...10-9 с). Находясь в возбуждённом состоянии, ядро успевает много раз изменить направление своей скорости, так что еёсреднее значение практически равно нулю.У мессбауэровской линии поглощения чрезвычайно малая ширина E. Как следует изрезультатов эксперимента, чтобы нарушить ядерный - резонанс за счет эффекта Доплера, оказывается достаточно двигать источник относительно поглотителя со скоростью всего лишьоколо 1 мм/с.Таким образом, благодаря эффекту Мессбауэра, исследователи получили метод с уникальным энергетическим разрешением:E .EE0Для наиболее широко используемого на практике мессбауэровского изотопа 57Fe это разрешение составляет 10-13, а для изотопа 67Zn оно достигает 510-16 .

Значение открытия Мессбауэрабыло столь велико, что уже через три года (в 1961 г.) Р. Мессбауэр был удостоен Нобелевскойпремии по физике.В настоящее время эффект Мессбауэра находит очень широкое и разнообразное практическое применение. Он используется в физике твердого тела, ядерной физике, химии, биологии,геологии, медицине, археологии, многочисленных технических приложениях.С помощью эффекта Мессбауэра был выполнен ряд уникальных экспериментов, в томчисле таких, осуществление которых до его открытия считалось невозможным.

В первую очередь это относится к наблюдению предсказанного теорией относительности гравитационногокрасного смещения — изменения частоты фотона в гравитационном поле Земли. Исследователиназвали этот эксперимент опытом по измерению «кажущегося веса фотона». Расчеты показывают, что относительное изменение частоты фотона при его подъёме на высоту h = 20 м со-8Семестр 4. Лекция 16. 2 1015 . Это ничтожно малое смещение частоты было обнаружено в эксперименте, проведенном Р.

Паундом и Г. Ребкой с помощью эффекта Мессбауэра в 1959 г. Данные измерений составили 0,99 ± 0,05 от значения, предсказанного теорией.ставляет9.