- •Кислицын А.А. Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
- •Гамма-излучение ядер.
- •Возбужденные ядра образуются при бета-распаде в
- •Пример образования ядра в возбужденном состоянии, в результате которого возникает гамма- излучение: бета-распад
- •Пример образования ядра в возбужденном состоянии, в результате которого возникает гамма- излучение: бета-распад
- •Внутренняя конверсия электронов.
- •Явление внутренней конверсии при бета-
- •Ядерная изомерия.
- •Ядро-изомер индий-115
- •Явление изомерии открыл в 1921 году немецкий фи- зик Отто Ган. Он обнаружил,
- •В настоящее время известно ок. 300 ядер-
- •Эффект Мессбауэра.
- •Энергия отдачи ядра при испускании гамма-кванта
- •Т.к. энергия отдачи ядра равна примерно 5 эв, а естествен- ная ширина уровня
- •Гравитационное смещение длины волны.
В настоящее время известно ок. 300 ядер-
изомеров. Среди них есть ядра, живущие достаточно долго не только с точки зрения
законов микромира, но и по привычным
нам макроскопическим масштабам. Напри-
мер, ядро ниобия-93 в возбужденном сос-
тоянии 93Nb*41 живет в среднем 19.6 лет (период полураспада 13.6 лет), и перехо- дит на основной уровень (стабильное ядро
93Nb41), излучая гамма-кванты (фотоны) с энергией 0.0267 Мэв. Рекордсменом явля-
ется изомер 236Np*93, имеющий период по- лураспада 5000 лет.
Эффект Мессбауэра.
Энергия отдачи ядра при испускании гамма-кванта
E |
h TЯО |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
pЯ |
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
TЯО |
E2 |
|
|
|
h 2 |
||||
2Mc2 |
|
|
2Mc2 |
||||||
|
|
|
|
|
При Е = 1 Мэв энергия отдачи ядра с А = 100
равна примерно 5 эв.
Естественная ширина уровня из соотношения неопределенности
5 10 6 эв
Т.к. энергия отдачи ядра равна примерно 5 эв, а естествен- ная ширина уровня 5 10 6 эв, то резонансное поглоще- ние гамма-квантов изолированными ядрами невозмож- но.
Однако при испускании и поглощении гамма-квантов ма- кроскопическими телами – кристаллами – при охлажде- нии источника гамма-квантов и поглотителя до опреде- ленной (Дебаевской) температуры резонансное погло- щение наблюдается. Это явление открыл в 1958 году
немецкий физик Рудольф Мессбауэр ( R.Mossbauer), за что в 1961 году получил нобелевскую премию. В этом
случае импульс отдачи получает не отдельное ядро, а весь кристалл, масса которого на много порядков боль- ше массы отдельного ядра, поэтому гамма-квант излу- чается (и поглощается) без потерь на энергию отдачи.
Гравитационное смещение длины волны.
Опыт Паунда и Ребки (R.V.Pound, G.A.Rebka, 1960)
Фотон имеет нулевую массу покоя, но его релятивистская масса, как и масса любой другой частицы, мо- жет быть вычислена по формуле
m = E/c2,
т.е. фотон с энергией E = h обладает как инертной, так и гравитационной
массой, равной h /c2. Поэтому если фотон движется в поле тяжести вертикально вверх, то он соверша-
ет работу mgH = h gh/c2 за счет из-
менения своей энергии E = h .
Отсюда |
|
gH |
3 10 15 |
|
|||
|
|
c2 |
|