22664

γ – випромінювання та ефект Месбауера

Доклад

Физика

γ випромінювання та ефект Месбауера Явище γ випромінювання ядер полягає в тому що ядро випромінює γ квант без зміни А кількість нуклонів та Z кількість протонів. Гама випромінювання виникає за рахунок енергії збудження ядра. Спектр γ випромінювання завжди дискретний через дискретність ядерних рівнів. Особливо інтенсивне γ випромінювання зявляється коли β розпад у високій степені заборонений в основний стан кінцевого ядра і дозволений в один із збуджених станів.

Украинкский

2013-08-04

46 KB

1 чел.

52. γ – випромінювання та ефект Месбауера

Явище γ – випромінювання ядер полягає в тому, що ядро випромінює γ – квант без зміни А (кількість нуклонів) та Z (кількість протонів). Гама – випромінювання виникає за рахунок енергії збудження ядра. Спектр γ – випромінювання завжди дискретний через дискретність ядерних рівнів. Найбільш часто вживаний спосіб отримання γ – активних ядер оснований на β – розпаді (розпад нейтрона з утворенням протона) на збудженні рівня кінцевого ядра. Особливо інтенсивне γ – випромінювання з’являється, коли β – розпад у високій степені заборонений в основний стан кінцевого ядра і дозволений в один із збуджених станів. γ – випромінювання обумовлене взаємодією окремих нуклонів ядра з електромагнітним полем. Ізольований вільний нуклон не може випромінювати γ – кванти через дію законів збереження енергії та імпульсу. Часи життя γ – активних ядер залежать від різниці спінів і парності початкового і кінцевого станів. Випромінювання частинок низьких енергій з великими орбітальними моментами зазвичай є малоймовірним. Оскільки для фотона через його нульову масу не існує поняття орбітального моменту, то для нього вводиться поняття мультипольності. Випромінені ядрами γ – кванти мають енергії від десятків кеВ до декількох МеВ, тобто зведені довжини хвиль  від 2∙10-8 до 5∙10-12 см. Відношення радіусу ядра R до зведеної довжини хвилі .

З теорії електромагнітного випромінювання випливає, що період напіврозпаду Т1/2 γ – активного ядра залежить від мультипольності переходу L та довжини хвилі:

для електричних мультипольних переходів~, для магнітних мультипольних переходів

~

В деяких випадках при поєднанні високого ступеня заборони з малою енергією переходу можуть спостерігатися γ – активні ядра з часами життя макроскопічного порядку (до декількох годин). Такі довго живучі збуджені стани ядер називають ізомерами.

Ядро, що знаходиться у збудженому стані, може перейти в основний стан не тільки шляхом випромінювання γ – кванту, а й за допомогою передачі енергії збудження одному з електронів атомної оболонки. Цей процес називається внутрішньою конверсією. Процеси внутрішньої конверсії та безпосереднього випромінювання γ – квантів йдуть паралельно, оскільки внутрішня конверсія обумовлена не реальними фотонами, а віртуальними.

Ефект Месбауера полягає в тому, що якщо одне ядро випромінює γ – квант, то інше таке ж ядро з великою ймовірністю цей квант поглинає. До 1958 р. спостереження резонансного поглинання γ – квантів ядрами вважалося неможливим: при вильоті фотона з імпульсом  ядро отримує віддачу і набуває енергії . Енергія переходу Е (тобто різниця рівнів ядра) дорівнює: Енергію віддачі можна записати .

Резонансне поглинання можливе лише тоді, коли енергія віддачі менша за ширину лінії Г: ∆Е < Г. Для ядерного випромінювання ця умова порушується, бо ∆Е росте квадратично з енергією кванту, а енергія γ – квантів на декілька порядків більша за енергію оптичних фотонів. Наприклад, для 26Fe57 перший збуджений рівень має енергію 14 кеВ, час його життя τ має порядок 10-7с, тому

,

а ∆Е ≈ 10-3еВ. Тому на вільних ядрах резонансне поглинання не відбувається. Месбауер розглянув не вільні ядра, а тверде тіло – кристал. Він висунув ідею, що в квантовій механіці ефект кристалічного зв’язку проявляється статистичним чином. Тобто існує відсоток ядер, коли при поглинанні віддачу отримує не окреме ядро, а увесь зразок. Позбутися віддачі можна за рахунок ефекту Доплера, рухаючи зразок. Для того щоб вийти з резонансу за рахунок ефекту Доплера, треба, щоб  

За допомогою ефекту Месбауера проводиться вимірювання з відносною точністю 15 – 17 порядків. І – інтенсивність γ – квантів, які пройшли через поглинач. υ – відносна швидкість джерела та поглинача.


β-

1Na24

12 Mg24

1,37МеВ

4,12МеВ

0+

2+

4+

4+


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17025. Метод наискорейшего спуска. Градиентный метод первого порядка в среде Mathcad 254.5 KB
  В данном индивидуальном задании мы решили уравнение системы дифференциального уравнения n-го порядка методом Эйлера, построили график функций двух переменных.
17026. Аналітичні обчислення в системі MathCad 3.67 MB
  Лабораторна робота №4 Тема: Аналітичні обчислення. Мета. Ознайомитися з аналітичним обчисленням у середовищі MathCad використовуючи панель Символіка. Обладнання: ПК ПЗ MathCad. Хід роботи Завдання 1 Виконати всі можливі перетворення виразу використовуючи панель
17027. Аналітичні обчислення 48 KB
  Лабораторна робота №5 Тема: Аналітичні обчислення. Мета: ознайомитися з аналітичним обчисленням у середовищі MathCad. Обладнання: ПК ПЗ MathCad Хід роботи: Індивідуальне завдання: Використовуючи панель Калькулус для даної функції знайти: а рівняння доти...
17028. Побудова графіків в MathCad 62 KB
  Лабораторна робота № 6 Тема: Побудова графіків в MathCad Мета: Відробити прийоми побудови графіків у середовищі MathCad Обладнання: ПК ПЗ MathCad. Ход работы 1. Побудувати графіки функційтаблиця 1 у спільній системі координат а функцію з таблиці 2 що задана параметричноокр...
17029. Рішення диференціальних рівнянь в MathCad 61 KB
  Лабораторна робота № 7 Тема: Рішення диференціальних рівнянь. Мета: Відробити прийоми рішення звичайних диференціальних рівнянь використовуючи інструменти MathCad. Обладнання: ПК ПЗ MathCad. Вирішити задачу Коші використовуючи блок Given/Оd...
17030. Розв’язання задач математичної статистики в системі MathCad 37 KB
  Лабораторна робота № 8 Тема: розвязання задач математичної статистики в системі MathCad. Мета: ознайомитися з можливостями системи MathCad для розвязання задач математичної статистики: з убудованими функціями для знаходження параметрів регресії. Індивідуальне за
17031. Створення елементів керування на екранній формі в Visual BASIC 1.93 MB
  Лабораторна робота №9 Тема. Створення елементів керування на екранній формі в Visual BASIC. Мета: відробити прийоми створення елементів керування на екранній формі та встановлення їх властивостей в Visual BASIC 6.0 . Обладнання: ПК ПЗ Visual BASIC 6.0 Хід роботи Індивідуальне за
17032. Використання операторів умов в Visual BASIC 41.5 KB
  Лабораторна робота №10 Тема: Використання операторів умов Мета: відробити прийоми використання оператори умов в Visual BASIC 6.0 . Обладнання: ПК ПЗ VB 6.0 Хід роботи Індивідуальне завдання. Знайти значення функції використавши вікно повідомлень для вводу та виводу ...
17033. Програмування циклів з лічильником в Visual BASIC 33 KB
  Лабораторна робота № 11 Тема: Програмування циклів з лічильником Мета: відробити прийоми використання циклів з лічильником в Visual BASIC 6.0 . Обладнання: ПК ПЗ VB 6.0 Хід роботи Індивідуальне завдання. Обчислити суму або добуток використовуючи ввід та вивід даних чер