Mossbauer اثر: جي دريافت جي اثر ۽ ان جي اهميت

ڇا جي Mossbauer اثر جي باري ۾ مضمون ڳالهين. به جيئن هڪ ائٽم ۾ quantum توانائي ليول ۽ هڪ دفعو وري نيوڪلئس، بيڪار ۽ اجتماعي quasiparticle منجھس طور نظريا پڌرو ڪيو.

رياضياتي لطف

طبعيات ۾ هڪ ٿرو ته ويهون صديء جي پهرين ڏهاڪي ۾ پيا آهن، سائنسدانن چيڪلو ۾ سنجيده علم مطالبو ڪيو. ڪيتريون ئي دريافتن کي دستبردار ڪيو ويو، پوء بات ڪريو، قلم جي ترڪيب تي: پهريون ڀيرو اهي نظرياتي طور ڏوهه ڪيا ويا ۽ ان کان پوء رواج ۾ مليو.

مثال طور، سنڌ جي وجود ثقلي موج 1910 ع ۾ Einstein جي اڳڪٿي، صرف 2016 ۾ experimentally تصديق ڪرڻ جي قابل هئا. ٻه نپوسيو تارن جي ضم ٿيڻ tremors خلا ته terrestrial طبعي پڪڙجي پيو ۽ انسانيت جي سائنس ۾ ثقلي ماپون جي زماني کلڻ جي مقرر پيدا ڪري ڇڏيو آهي. ڪو عجب ثقل هتي ذڪر ڪيو: ڇهن اهڙي اڀياس لاء Mossbauer اثر اهميت حاصل آهي. پر هن کي سواء بدران سڄي راڄ کان آهي. گهڻو ڪري عام طرح، theorists ۽ experimenters جي ھڪ ٻئي کڙين (ڀرپوء) تي قدم، هڪ مطالعو ان رياضياتي تشريح جي ضرورت کي جنم ڏنو، ۽ ناڪاري ٿڪل نوان، اڃا تائين ملي نه dependencies جو گمان ٿيندو. Mössbauer اثر اهڙي ڌڪيندا مان هڪ هو. جيئن ته "طرف" سڄو ان مفروضي ۽ وڌ Planck 1900 ع جي آخر ۾ اظهار ڪيو آهي. ان کي چيو ته electrons ۽ پرمان nuclei جي دنيا ۾، سڀ مقدار صرف مجرد انهيء وٺي سگهي ٿو، ته quantized آهي. ۽، پنهنجي راء ۾، ان کي صرف هڪ رياضياتي چال هئي، جنهن جو آسان حساب ڪيو. سندس زندگي جي آخر تائين هن ايمان آندو آهي ته quantum، يا، مثال طور، روشني جي smallest جي لحاظ کان حصو - بيان ڪرڻ لاء فقط مناسب طرح، هڪ سنگين جسماني احساس کڻي نه.

هن quantum دنيا

تنهن هوندي به، ٻين سو atoms جي پيماني تي اچڻ آهي جو جوڳو بيان ۾ دلچسپي عالمن، جيئن هڪ ٿڪل جي امڪاني سمجهيو ويندو، ۽ خوش نصيب آهي ته سڀڪنھن شيء کي quantized آهي ان لاء ان کي ٿي گذريو آهي. نيوڪلئس جي آس پاس جي electrons صرف ڪجهه ترندڙن تي ٿي سگهي ٿو nuclei پاڻ کي رڳو مخصوص توانائي ليول آهن سگهو ٿا. therebetween Skipping، nuclei گاما ڪرڻن پيدا. Mossbauer اثر argues ته عمل موٽڻ جو هڪ قسم پيدا ڪرڻ گهرجي، پر هن کي ايڏو نه رکندو آھي. عام طور، سڀني جي مقدار ته nanoworld جي رويي بيان quantization جي تابع آهن - ته مجرد آهي. پر اهو نه وساريو ته momentum ته macrocosm ۾ پرائمري اڏاريل ڪرڻ لاء ڪاميٽي جي شرح جي پيداوار جيئن جو اظهار ڪيو آهي ڪجهه بنيادي طور مختلف آهي، جنهن جو مطلب آهي ته هن چيو ته، تمام، quantized آهي. پوء ته سائنس جي رپورٽ جنهن ۾ سنڌ جي Maks Plank سندس مشهور فارمولا آهي ته ايڇ جي اهميت تي مشتمل آهي، يا گهٽ اثر نڪتل، هڪ نئين دور ۾ پيدا ٿيا. هن جي دور ۾ هو quantum طبعيات جو. Mossbauer اثر، تفسير، جنهن کان پوء هن سڄو کي ڏنو ويو، جو ويهون صدي جي سائنس جي سڀ کان اهم Milestones مان هڪ بڻجي ويا آهن.

جي Mössbauer اثر جي دريافت

اسان مٿي نوٽ ڪيو آهي، جيئن ته نظرياتي conclusions جي آزمائش سان هٿ ۾ هٿ لڳو. ڪجهه عملي conclusions "جي knee تي" جي لفظي معني گڏ ڦاٽن تي ثابت ۽ اڇلايو مواد مان ڪڍي. سائنسدانن نه رڳو فارمولا ڏيکارڻ لاء، پر به پڪو پيري هجڻ تي مھر، بورڊ پٽي ڌاتو سان ڪم ۽ انسٽاليشن کي گڏ ڪرڻ جي قابل ٿي ويا آهن. جي حقيقت، ان جي ليبارٽري جي سر رڳو پنهنجي نياڻين جي نتيجن summarizes. تنهن هوندي به، هر experimenter به هڪ انجنيئر، تحقيق جي عمل ۾ هو جيئن ڊوائيسز مخصوص مقصدن جي لاء ٺهيل آهن، ۽ سڌو. مون کي ڪو به سواء ۽ Mossbauer اثر هو. ان کي ڦاڙي جاء نه وٺو جيڪڏھن هڪ ضد بعد Rudolf Mossbauer جي سوچڻ جو يونٽ جريب، بجاء جو ان جي گرمي، جيئن پڙهائي جي سپروائيزر جي صلاح جي طريقو نه مٽائي ها.

بيڪار

هن جو نظريو، جنهن کي اسان جي هن حصي ۾ سنڌ جي پڙهندڙن کي سڌ ڏيندو، ان کي پهريون ڀيرو چتائي تي صاف لڳي. تنهن هوندي به، گڏو گڏ، مشهور آسان هميشه بيٽسمين ڪوششون ماڻي آهي. ۽ پوء اسان کي هاڻي سادي لفظن ۾ چوان ڇا Dummies لاء Mossbauer اثر لفظي، هڪ ڀيرو سڄي ليبارٽري ڪم جي قابل آهن.

جي بيڪار هيٺ عام طور هڪ crystalline رياست ۾ هڪ مال جو مطلب آهي. هن معاملي ۾ atoms جو nuclei، هڪ سخت periodic lattice بڻجي جڏهن ته طرحين طرحين درجن ۾ electrons اختصار. جي حقيقت، ڌاتو crystals تمام مخصوص metallic بانڊ جنهن جي ذريعي نيوڪلئس ۾ موجود generalized electrons کان الڳ ڪرڻ جي طور تي ٺهيل آهي. هن برقيو ڪڪر ان جي آزاد قانون جي سرن، جي ٿانون lattice جي رويي کي ڌيان ادا نه. هن crystals جنهن کان وڌيڪ روايتي ionic ۽ covalent ھٿيار، جي electrons وڌيڪ ويجهي سان "سندن" nuclei لاڳاپيل پيش. پر اتي انھن کي گئس يا سيال ۾ کان پاڙيسري جوڙن جي وچ ۾ وڃڻ لاء آزاد آهن.

بيڪار مقرر ڪيل مال نه رڳو ڪيميائي جزا جن انھن ۾ آهن، پر پڻ هڪ ٻئي کي مائٽ atoms جو بندوبست جي symmetry. جي سڀ قدرتي مواد - - هيرن هڪ ڪاربان ڍانچي جي شاندار مثال ۾ نرم graphite، ۽ ٻين ٺاھي ٿو. پوء سلسلو ڪهڙي قسم، ۽ يونٽ سيل جي symmetry هڪ پڪو جسم کي تمام گهڻو مطلب. جي بيڪار جي مالن ۽ ان کي ڇا جي Mossbauer اثر جي ظاهر ڪرڻ آهي. تابعداري ڪئي ته جيئن ان جي نوعيت بيان آهي: هڪ بيڪار ۾ atoms جي سڀني لاڳاپيل آهن.

اجتماعي quasiparticles

هاڻي هڪ ڪجيٿو وڏي ٽي-dimensional lattice رهندا. جي ماڊل سڀ کان مناسب لوڻ لاء: وڌڻ ۽ Cl، هڪ ٻئي کان پوء هڪ ئي cubes جي مٿي ۾ واقع آهن. جيڪڏهن اهڙو هڪ جوهر تڪليفن ۽ کيس نظر جو عادي جاء تي افطار ڪرڻ پل، هڪ ڪجيٿو پڪو سلسلي کي شڪر، پوء ان جي پاڙيسري atoms کڄي. حساب ته بنيادي جي حيثيت ۾ تبديل ڪري گهٽ ۾ گهٽ سنڌ جي ٽئين امان جي پاڙيسري تي ڪنهن به اهم اثر ڇڏيو آهي ڏيکاريو. مطلب هي آهي ته جيڪڏهن "تڪليفن" sodium، کڄي پاڙيسري chlorine atoms، کيس chlorine جي هڪ outermost پرت هيٺين sodium atoms پٺيان. هن جو اثر سڀني طرفن ۾ پکڙيل ٿيڻ جو امڪان آهي. اهو عام طور چيو ويندو آهي ته چوٿين-حڪم perturbation پاڙيسري نالي ماتر آهن. تنهن هوندي به، اهي ٻڙي نه آهي.

انڪري، جيڪڏهن اهڙو ٿانون ڏاڍو (مثال طور، کيس هڪ ليزر يا برقيو شعاع موڪلڻ لاء)، جي ٿانون lattice "موج" ويندي "سچيء". اهڙي اجتماعي تحريڪ جنھن مھل ٿانون ۾ ڪيترن ئي پاڙيسري atoms جهازن کي، محسوس ڦيرائڻ مثال طور، مٿي يا هيٺ، phonons سڏيو. dummies لاء ڇا جي Mossbauer اثر بيان ڪرڻ لاء موجود، اسان تفصيل ۾ وڃڻ ۽ صرف توهان ٻڌايو ته phonons جيئن همراه اڏاريل ڪانه کي مليو هو نه ٿيندو. مثال طور، انهن جي توانائي quantized آهي، اهي wavelength momentum مالڪ ۽ هڪ ٻئي سان لهه وچڙ ڪرڻ جي قابل آهن. اهڙيء طرح، جو phonons اجتماعي quasiparticles سڏيندا آهن. سندن تعداد ۽ بيڪار جسم جي معيار کي هڪ جوڙجڪ جنهن ۾ اهي نمودار ڏنو آهي. حساب ان ڪري سگهجي ٿو، ڄاڻڻ جي ماپ، symmetry ۽ يونٽ سيل جي atoms جي قسمن. phonon جي ايندڙ تي به ڊيگهه ۽ ٿانون lattice ۾ ions جي وچ ۾ ھٿيار جو قسم متاثر.

ٽولي نظريو

بيڪار summarizes کان وٺي ان جي سمورن electrons، ۽ orbitals (۽ انهيء ڪري انهن جي توانائي) به generalized ڪيو وڃي. پهريون، اسان کي ياد رکڻ گهرجي ته electrons اڏاريل fermions سڏيو جي هن طبقي سان واسطو رکن. Fermi، Dirac ۽ Pauli گڏجي ملي ته هڪ رياست ۾ نظام ۾ صرف هڪ اهڙي particle ٿي سگهي ٿو،. جيڪڏهن اسان کي، هر ٿانون، جنهن جي اسان کي سوپ يا گوشت sprinkle، sodium ۽ chloride ions جي هڪ بيٽسمين رقم قسمن ڳريل جي مثال ڏانھن موٽي. ۽ انهن مان هر هڪ electrons، جنهن جي هڪجهڙائي سان ترندڙن تي rotate جو ساڳيو تعداد ڪئي. ته ڪيئن ٿي سگهي ٿو؟ هر برقيو نيوڪلئس جي چوڌاري orbiting جي توانائي، هڪ ٻئي جي جوهر جي هڪ ئي مدار سان تعلق رکندڙ ڪنهن ٻئي توانائي electrons کان ٿورو مختلف: تابعداري ڪئي ته جيئن هڪ بيڪار جي صورتحال مان ٻاهر اچي ٿو. اهڙيء طرح ان کي حاصل ڪري: جي ٿانون ۾ تمام گهڻو توانائي ليول جنهن کي هڪ ٻئي کان ڪجيٿو هڪ compressed علائقي بڻجي کي ننڍي تڪرار موجود آهي. هن perturbations جنهن ننڍي phonons پڙهائڻ ڇاڪاڻ ته هڪ جوهر سلسلن تمام مضبوط نه آهن. جيڪي ضروري هڪ سڄي طور اجتماعي تحرڪ آهي. تنهن ڪري، ان جي phonon توانائي، ته جيئن ان هئا "گداز" توانائي جي علائقي ۾. هن ۽ Mossbauer اثر جي بنياد تي.

Electromagnetic پيماني تي

الزام اڏاريل جي تحريڪ هڪ electromagnetic ميدان سان گڏ آهي. هيء حقيقت آهي، ڪندو مثال طور، ڇو هڪ ڌرتي ۽ اپگرهه کين مالڪ جي سوال، ٻين جڏهن - نه. Electromagnetic موج سندن گهڻي ۽ تنهن ڪري توانائي موجب طبقن ۾ subdivided ڪري سگهجي ٿو. اهي ٻه ڪنڀار interconnected آهن ۽ wavelength تي دارومدار رکي ٿي. ڇا جي Mossbauer اثر آهي سگهو ٿا صرف مختصر طور، مهيا ته پڙهندڙ سمجهي، جتي electromagnetic پيماني تي گاما تاب تي واقع آهي. پوء، جي airwaves پيماني تي کوليو. پکيڙ ڪائنات - نظرياتي طور سندن wavelength حد. بهرحال، اهڙي تاب جي توانائي پوء ننڍو آهي ته ان کي رجسٽر ڪرڻ ممڪن نه آهي هجي ها. جي terahertz تاب ۾ ڪجھ اعلي ات. بهرحال، ان کي آھي، ۽ ريڊيو موج تمام مخصوص حالتن ۾ هتان آهن: هڪ مقناطيسي ميدان ۾ electrons جي inhibition، polymers جي flexural vibrations، ته بيڪار ۾ excitons جي تحريڪ. جي electromagnetic spectrum جي وڌيڪ چٽو ايندڙ حصو - جي infrared تاب. اهو گرمي جي صورت ۾ توانائي جي ورڇ. نظر نور جو به اعلي توانائي. جي spectrum آهي ته انساني اک ڏسي جي ته حصو پوري پيماني جي ڀيٽ ۾ تمام ننڍو آهي.

اتم - سرخ روشني جي زير توانائي، ۽ واڱڻائي ڪئي. هن سلسلي ۾، اهو معلوم paradox آهي: جي وڌيڪ ٿڌي پاڻيء ۾ نيري، جن توانائي سرخ روشني جي ته کان اعلي آهي ۾ ظاهر آهي. هيٺيان electromagnetic پيماني جي ultraviolet حصو اڳ ۾ ئي هڪ ڪجيٿو اعلي گهڻي هڪ بيڪار ۾ داخل ڪري ڇڏيو آهي. حقيقت اها آهي ته ماڻهن جي، اسان جي ڌرتي تي ٻين جاندارن وانگر، ultraviolet روشني نه سمجھندا آھن باوجود، حياتياتي organisms جي مناسب ضرورت لاء ان جي اهميت کي شاندار آهي. ultraviolet مطالعي جو مکيه ذريعو سج آهي. اعلي توانائي ۽ ڪيترن ئي پدارٿن داخل ڪرڻ جي صلاحيت ايڪس ري ڪيو آهي. اهڙي تاب جو ذريعو جي electromagnetic شعبن ۾ electrons جي deceleration آهي. هن electrons ٻنهي پابند ٿي سگهي ٿو، i.e. atoms ۽ آزاد واسطو. هن ميڊيڪل ڊوائيسز آزاد electrons جي ڊوائيسز آهن. آخر ۾، هن جي toughest ۽ سڀ کان ننڍو-لهر گاما تاب آهي.

ايڪس ڪرڻن ۽ گاما

Mossbauer اثر ۽ طبعي ۽ انجنيئرنگ ۾ ان جي درخواست گاما ڪرڻن ۽ ايڪس ڪرڻن جي وچ ۾ فرق ڪرڻ جي ضرورت آهي. توانائي ۽ ان مطابق عمل، جي سطح جو قسم آھي ته wavelength اھي چڙھي جي هڪ تمام وڏين حد ۾ آهي. ته هڪ گاما ۽ 5 picometres جي هڪ wavelength سان ايڪس ڪرڻن نه آهي، آهي. انهن جي تياري لاء مختلف طريقا. جيئن مٿي بيان، جو ايڪس تاب وٺندي جڏهن electrons جي deceleration. ان کانسواء، ڪجهه عمل (ائٽمي شامل آهن) ۾ جيئن ته فورم جي طور تي ڪهڙا شيل ڪجيٿو ڳري جوهر، مان برقيو غائب. تنهن هوندي به، ٻين electrons سندس جاء تي وٺي لاء توکان موڪلائين تڏھن. اهڙي transitions، ۽ بڻجي ايڪس ڪرڻن جو هڪ ذريعو. گاما ڪرڻن هڪ اعلي جوش رياست کان نيوڪلئس transitions جو نتيجو آهن. هن تاب هڪ اعلي پون صلاحيت آهي ۽ atoms جنهن کي interacts ionizes. جنھن مھل گاما ري هڪ جوهر جي نيوڪلئس سان collides، اتي هڪ تمام-سڏيو kickback ٿي هجڻ ضروري آهي. تنهن هوندي به، عملي طور ان کي ڪڍي موٽيو ته هڪ جوهر جو پڪو جسم سان تعلق رکندڙ جي نيوڪلئس سان گاما ڪرڻن جي لهه وچڙ ۾، جي اثر غائب آهي. هيء، ته حقيقت اها آهي ته اضافي توانائي جي بيان ڪيا ويا ته جيئن ان جي ٿانون جي برقي پھتو تنھن جي "جي ورکا"، هڪ phonon ٺاهڻ آهي.

isotopes

جو سڄو ئي periodic ميز جي موڪليل ڪيميائي جزا تي عمل نه ٿو ڪري: Mossbauer اثر ۽ ان جي درخواست ويجهي جي هڪ رايو حقيقت سان لاڳاپيل آهي. ان کان علاوه، ان کي رڳو ڪي پدارٿن isotopes لاء اهم آهي. جيڪڏهن پڙهندڙ اوچتو جيڪي پگهار isotopes وساري آهي. اهو معلوم ٿئي ٿو ته ڪنهن به ڏنو جوهر electrically اڻ ڌريو آهي. هي ته مثبت protons جي نيوڪلئس ۾ جيئن ته برقيو شيل ۾ الله تعالي جو مطلب آهي. تنهن هوندي به، سنڌ جي بنيادي به هڪ نپوسيو، انچارج کان سواء particle تي مشتمل آهي. توهان جي نيوڪلئس ۾ نمبر تبديل ڪري ته، بجليء جي neutrality خلاف ورزي نه آهي، پر ان جي جوهر جي مال ڪجھ تبديل ٿي. ان کان سواء، ان کي هاڻي ته مٿانهون isotope radioactive آهي ۽ مقدر بڇڙا آهي، جڏهن ته عام ڪم ڪافي مستحڪم آهي. ڪنڪريٽ عنصرن ۽ سندن isotopes جي دور ۾ هڪ فهرست آهي، جنهن جي Mossbauer اثر جي characterized آهن. ⁵⁷ Fe جي نظربند آهن، مثال طور، عام طور تي هن سڄو جي قابل اعتماد آهي.

quantum اثرات جو استعمال

تجربو آڻيو، جنهن کي هڪ يا ٻئي ته خوردبيني دنيا سان لاڳاپيل hypothesis جي تصديق ڪئي آهي ته ان کي اڪثر آسان نه آهي. ان کان سواء، ان کي صاف نه آهي جيڪي فائدا به ساڳيو اثر Mossbauer آڻي سگهي ٿو؟ ان جي استعمال، تنهن هوندي به، ڪافي وڏين آهي. crystalline جي مال جي راڻي مواد، amorphous solids ۽ عمدو comminuted powders هن quantum سڄو ذريعي سميت وٺندي،. اهڙي ڊيٽا کي ھيئن پنڌ ۾ گهري رهيا آهن جو رواج سيڪشن (نظرياتي طبعي) کان، ۽ تمام ويجھو انسان disciplines ۾ - جيئن دوا جي طور تي. اهڙيء طرح، جو Mossbauer اثر ۽ ان جي استعمال نظرياتي دريافت، جنهن فائدا جو تمام گهڻو ڪڍندو آھي، جهڙا زندگيء ۾ به هڪ مثال جي طور تي تصور ڪيو وڃي.