Мёссбауэровская спектроскопия: различия между версиями

Метод '''я́дерного га́мма-резона́нса''' ('''Мёссбауэровская спектроскопия''') основан на [[эффект Мессбауэра|эффекте Мёссба́уэра]], который заключается в [[резонанс]]ном поглощении без [[отдача|отдачи]] [[атомное ядро|атомным ядром]] монохроматического γ-излучения, испускаемого [[радиоактивность|радиоактивным]] источником. В абсорбционной мёссбауэровской спектроскопии (наиболее часто применяемой разновидности метода) образец-поглотитель просвечивается [[гамма-квант]]ами, излучаемыми возбуждённым [[Железо-57|железом-57]] (⁵⁷Fe), [[Иридий-191|иридием-191]] (¹⁹¹Ir) или другим мёссбауэровским изотопом. За поглотителем располагается детектор, с помощью которого измеряется коэффициент поглощения γ-квантов образцом. Образец должен содержать такие же ядра (⁵⁷Fe, ¹⁹¹Ir и т. д.). Возбуждённые ядра в источнике создаются при распаде соответствующего радиоактивного изотопа (например, [[Кобальт-57|⁵⁷Co]], превращающийся в возбуждённое состояние ⁵⁷Fe)▼

В обычных условиях ядро, излучающее гамма-квант, приобретает импульс отдачи (что приводит к некоторому уменьшению энергии γ-кванта); поглощающее ядро, захватив гамма-квант, также приобретает импульс отдачи. Как следствие, взаимная «точная настройка» источника и поглотителя сбивается на сотые доли [[электронвольт]]а, что очень мало по сравнению с типичной энергией гамма-кванта (от десятков [[кэВ]] до [[МэВ]]ов), но чрезвычайно много по сравнению с [[естественная ширина уровня|естественной шириной уровня]] (микроэлектронвольты). Однако ядра всё-таки можно настроить в резонанс друг с другом, поместив их в [[кристаллическая решётка|кристаллическую решётку]] при достаточно низкой температуре. Импульс отдачи ядра воспринимается кристаллической решеткой образца и источника (т. е. макроскопическими объектами), в результате [[Эффект Доплера|доплеровский сдвиг]] гамма-линий становится пренебрежимо малым (значительно меньшим, чем естественная ширина гамма-линии). Благодаря этому обстоятельству, небольшое изменение относительной скорости источника и поглотителя (порядка см/с) позволяет сканировать тонкую структуру уровней ядра, которая зависит от его химического окружения. Зависимость коэффициента поглощения образца от относительной скорости движения источника и образца (т. е. от энергии поглощаемого гамма-кванта) называется мёссбауэровским спектром поглощения. Этот спектр позволяет судить об электронной структуре атома в исследуемом веществе, окружающих группах и о характере их взаимодействий.▼

Метод ядерного гамма-резонанса используется в [[физическое материаловедение|физическом материаловедении]], [[химия|химии]] и [[биология|биологии]] (например, при анализе свойств Fe-содержащих групп в [[белок|белках]]). Эффект поглощения излучения усиливают путём обогащения образца мёссбауэровскими [[изотоп]]ами, повышая, например, содержание ⁵⁷Fe в пище подопытных животных. Одним из впечатляющих применений метода стал [[эксперимент Паунда и Ребки]], которые в [[1960]] г. измерили в лабораторных условиях гравитационное смещение гамма-квантов, предсказываемое [[общая теория относительности|общей теорией относительности]].▼