34.Мессбауэр эффекті. Оның ғылым мен техникада қолданылуы.

Резонанстық жұтылу деп жүйені, дәл сондай жүйе қозған күйден негізгі күйге көшкенде шығаратын нұрдың көмегімен, қоздыруды атайды. Кезкелген тұрақсыз күй үшін анықталмайтындық теңсіздігі орындалады. Ондай күй моноэнергиялық емес, оның энергиясы дәлдікпен ғана анықталады. Г-шамасын осы деңгейдің табиги ені деп атайды. Егер (3.115) шарты орындалса, шығару спектрі мен жұтылу спектрі қабаттасады да (3.18-б-сурет), резонанстық жұтылу бақыланады. Мұндағы Т_Т –тебілу энергиясы. Бұл шарт оптикалық нұрлану үшін жақсы орындалады. Бірақ ядролық гамма-нұрлану үшін (3.115) шарты орындалмайды. Тебілу энергиясы қозу энергиясының шаршысына пропорционал және ядролық -кванттың энергиясы жарық квантының энергиясынан онның бірнеше дәрежесі есе артық болғандықтан, бұл шарт қатты бұзылады. гамма-нұрдың резонанстық жұтылуы ядролардың жылулық қозғалысының арқасында іске асады. Бұл жағдайда шығару сызығы мен жұтылу сызығының ені табиғи Г енімен емес, доплерлік кеңею енімен анықталады: , (3.116) Ол бөлмелік температура (Т=300K, kT=0.025эВ) үшін.Мұндағы -ядроның тебілу энергиясы, Т-температура. Доплерлік кеңею D мен тебілу энергиясы R шамалас болғандықтан, шығару сызығы мен жұтылу сызығы ішінара қабаттасады (3.18-в-сурет). Осы қабаттасу нәтижесінде резонанстық жұтылу мүмкін болады. Фотонның энергиясы өту энергиясымен бірдей болса, жұтылу күрт өсіп, табақша арқылы өткен квант саны күрт төмендейді. резонанстық жұтылу да температура өскенде өсіп, ол кемігенде кемуі керек. 1957-жылы Р.Мессбауэр, резонанстық жұтылудың температураға тәуелділігін зерттеу барысында, резонанстық жұтылудың температура төмендегенде кемудің орнына, керісінше, артатынын байқады. Оны түсіндіру үшін, ол белгілі жағдайларда (төмен өту энергиясы мен төменгі температура кезінде) гамма-кванттардың тебілісіз шығарылуы мен жұтылуы мүмкін деп пайымдады. Бұл кезде тебілу энергиясы атомды кристалдық тордың түйінінен жұлуға да, кристалдың энергиялық күйін өзгертуге де жұмсалмай, кристалға тұтас (анығырақ, атомдардың N10⁸ тобына) беріледі. Криссталдың массасының өте зорлығынан тебілу энергиясы ,болады да, шығару сызығы мен жұтылу сызығының айырмашылығы жоғалады:Е_шығ=E_жұту (3.117) Сонымен қатар, өте төмен температуралар үшін Доплерлік кеңею де жойылады. Ол енді табиғи еннен кіші болады.Резонанстық жұтылу әдісі энергияның өте кіші өзгерістерін өлшеуге мүмкіндік береді. Оның өлшемі ретінде Г/Е қатынасын алуға болады. Қарастырылған жағдай үшін ол қатынас 410^-11 тең. Мессбауэр эффектін қатты дененің кванттық теориясын пайдаланып түсіндіруге болады. Одан, төменгі температуралар (Дебай температурасымен салыстырғанда) кезіндегі тебіліссіз гамма нұрлану ықтималдылығы үшін (3.118) өрнегі шығады. Мұндағы R=T_Я еркін ядроның тебілу энергиясы, К-Больцман тұрақтысы, Ө-қатты дененің Дебай температурасы. 1. Ядролық деңгейлердің аса нәзік түзілісі. Бұрын атағанымыздай ядроның магниттік моментінің оны қоршаған электрондардың орташа магнит өрісімен әсерлесу энергиясы мұндағы _Я= 5.05110^-27Дж/Тл ядролық магнетон, -атомның электрондық қабығының ядро өңірінде туғызытан магнит өрісінің орташа индукциясы. Осыдан, энергиялық деңгейлердің салыстырмалы ығысулары: Ауысу энергиялары бірнеше эВ атомдық электрондар үшін . Спектрлік сызықтардың мұндай ығысулары оптикалық спектроскопиялық әдістермен жақсы өлшенеді. Энергияның эВ мәндері тән ядролық деңгейлер үшін бұл шама . Ажыраулардың мұндай мәндерін Мессбауэр эффектінен басқа әдіспен өлшеу мүмкін емес. 2. Изомерлік ығысу. Квадруполдік ажырау. Біз өткен бапта ядроның оны қоршаған электрондық қабық туғызатын магнит өрісімен әсерлесуі салдарын қарастырдық. Ядроға, әрине, электрондық қабық туғызатын магнит өрісі ғана емес, электр өрісі де әсер етеді. 2.9-бапта көргеніміздей ол әсерлесу энергиясы (3.119)өрнегімен беріледі. Оны екіге бөліп түріне келтіруге болады. Мұндағы сыртқы (ядроға қарағанда) электр өрісінің х_і осі бағытындағы градиенті; .

35.Ядролық реакциялар. Ядролық реакция арналары, ядролық реакцияның қимасы.Ядролық реакция ұғымын әртүрлі түсінуге болады. Ең кең жалпы мәнінде оған ядролық әсерлесудің қатысуымен өтетін кезкелген екі немесе одан көп бөлшектердің (элементар немесе күрделі) соқтығысуынан туатын құбылыстарды жатқызады. Ядролық реакцияларды белгілеудің бірнеше әдісі бар. Оның ең көрнекі және әмбебап түрі, химиялық реакциялардың белгілеуіне ұқсас. Реакцияның бағытын көрсететін сілтеменің сол жағына реакцияға қатысатын бастапқы бөлшектердің қосындысын, ал оң жағына ақырғы бөлшектердің қосындысын жазады. Мысалы, нәтижесінде 2 альфа-бөлшек беретін протон мен ядросының соқтығысуы (5.1) түрде, дейтрон мен тритонның соқтығысуынан -бөлшек пен нейтронның тууымен аяқталатын реакция (5.2) түрінде жазылады. Әрине, нәтижесінде екіден көп бөлшектер беретін реакциялар да осылай жазылады. Мысалы, кальций ядросынан протон мен нейтронды гамма-кванттың көмегімен ұшырып шығару реакциясы : (5.3) түрінде жазылады.Ядролық реакцияның қарқыны мен басқа қасиеттерін сипаттайтын сандық шамалардың ең маңыздаларының бірі оның әсерлік дифференциалдық () және әсерлік толық  қималары. Реакцияның толық қимасын көбіне оның қимасы дейді. Бастапқы және ақырғы жүйелері екі-екі бөлшектерден туратын (5.5) реакциясы үшін (,) d/d осы реакция нәтижесінде b (немесе B) бөлшектің полярлық  ( а-бөлшектің ұшу бағытынан саналады) және азимутал  бұрыштармен анықталатын бағытта бірлік денелік бұрыш ішінде шығарылу ықтималдылығын анықтайды. Нысанаға ағыны F бөлшектер шоғы түссін. Ағын деп бірлік уақыт ішінде бірлік, шоққа перпендикуляр бетті тесіп өтетін бөлшектер санын атайды. Егер шоқ біртекті және оның көлем бірлігінде n_і бөлшек, ал олардың нысанаға қатысты жылдамдығы  болса, ағын (5.6) тең. Кейде бұл шаманы ағынның тығыздығы деп те атайды. Егер шоқтың көлем бірлігіндегі бөлшектер саны n_і =1 болса , (5.7) шығады. Егер нысананың құрамында оқ-бөлшектердің F- ағынының жолында N А-бөлшектер саны кездессе, онда денелік d бұрышы ішінде а+А әрекеттесуі нәтижесінде ұшып шығатын b бөлшектер саны (5.8) болады. Мұндағы (,) – (5.5) реакцияның дифференциалдық эффектитік қимасы, d=sіndd - денелік бұрыш,  мен -b-бөлшектің ұшу бағытын анықтайтын полярлық және азимутал бұрыштар. Егер бөлшектер спинсіз немесе алғашқы кезде оқ пен нысананың спиндері бейберекет бағытталған болса, онда құбылыс оқ-бөлшектердің бағытына қатысты симметриялы, яғни азимутал  бұрышына тәуелсіз болады. Ол тек қана полярлық  бұрышына тәуелді болады. Онда дифференциалдық эффективті қиманы түрінде алуға болады. Дифференциалдық қиманың бұрышқа тәуелділігін бұрыштық таралу дейді. (5.9) Ядролық реакциялардың маңызды сипаттамаларының бірі- оның қимасының тиетін бөлшектердің энергиясына тәуелділігі. Бұл (Т) тәуелділігін сипаттайтын қисықтарды қоздыру функциясы деп атайды. Дифференциалдық эффективтік қима мен (толық) қима тек (5.5) реакциясы нәтижесінде, яғни а мен А бөлшектерінің соқтығысуы нәтижесінде b мен B бөлшектерінің пайда болу қарқынын сипаттайды. b мен B бөлшектер басқа с мен С (немесе d мен D) бөлшектерінің соқтығысуы нәтижесінде де пайда болуы мүмкін. Ал а мен А бөлшектерінің соқтығысу нәтижесінде b мен B-ден басқа бөлшектер де пайда болуы мүмкін. Мысалы, серпімді және серпімсіз шашыратулар үшін ақырғы бөлшектер бастапқы а және А бөлшектермен бірдей болады. амен А бөлшектерінің әсерлесуінің нәтижесінде жалғыз ғана b мен B бөлшектері емес, басқа да бөлшектер пайда болуы мүмкін ядролық әсерлесудің нәтижесінің әртүрлі жолдарын реакцияның шығыстық арналары дейді. Шығыстық арнаның алғашқы екеуін шашыратылу деп атайды. Бірінші арнада бөлшектердің ішкі күйлері өзгермейді. Оны серпімді шашыратылу дейді. Екінші жағдайда бөлшектердің ең болмағанда біреуінің ішкі күйі өзгеріп, ол қозған күйге көшеді. Мұндай реакцияны серпімсіз шашыратылу дейді. Шашыратылу үшін реакцияның кірісі мен шығысындағы бөлшектердің тектері бірдей.