Немецкий физик, специалист в физике атомного ядра и элементарных частиц, лауреат Нобелевской премии по физике за 1961 год за открытое им явления ядерного гамма-резонанса, который чаще всего называют эффектом Мёссбауэра.
Родился в Мюнхене. В 1948 году закончил гимназию. Спустя несколько лет поступил в Технический институт Мюнхена, в 1952 году стал бакалавром, в 1955 году – магистром, а в 1958 году — доктором, Ядерный гамма-резонанс Мёссбауэр впервые наблюдал в ходе работы над докторской диссертацией. После защиты диссертации в 1958 году он поставил эксперимент, подтверждающий существование этого явления.
В 1959 году по приглашению известного физика Ричарда Фейнмана Мёссбауэр переехал в США, где продолжил свою работу в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, где в 1961 году Мёссбауэр стал профессором физики.
В 1961 году Мёссбауэр получил Нобелевскую премию по физике «за исследование резонансного поглощения гамма-излучения и открытие в этой связи эффекта, носящего его имя».
Одним из первых использований эффекта Мёссбауэра стало подтверждение предсказания Альберта Эйнштейна о том, что гравитационное поле способно изменять частоту электромагнитного излучения, произведенное в 1959 году. Измерение изменения частоты гамма-лучей, вызванного различием гравитационного поля у подножия и наверху 70-футовой башни, полностью подтвердило общую теорию относительности Эйнштейна. Эффект Мёссбауэра позволяет также получить информацию о магнитных и электрических свойствах ядер и окружающих их электронов. Этот эффект находит применение и в таких разнообразных областях, как археология, химический катализ, строение молекул, валентность, физика твёрдого тела.
В 1965 году Мёссбауэр вернулся в Мюнхен, на должность профессора в Техническом университете. Его возвращение способствовало возвращению на родину ряда немецких учёных и инициировало попытки изменить организацию науки в ФРГ по образцу американских университетов.
Явление резонансного поглощения гамма-квантов атомными ядрами без потери энергии на отдачу импульса. Открыт в конце 1950-х годов немецким физиком Рудольфом Мёссбауэром.
Ядра атомов могут находиться в основном и возбужденном состояниях. Переход ядра из одного состояния в другое сопровождается либо поглощением, либо испусканием гамма-кванта коротковолнового рентгеновского излучения (рис. а). Энергия гамма-кванта определяется разностью энергий между основным и возбужденным состояниями ядра атома (ET ), энергией отдачи ядра (R ~ 10–1 эВ для свободных атомов) и допплеровским сдвигом (D), вызванным поступательным движением ядра:
Таким образом, энергия гамма-квантов, испускаемых источником, определяется по формуле
Eиспускания = EТ – R± D
а энергия гамма-квантов, поглощаемых образцом, по формуле
Eпоглощения = EТ + R ± D.
Условием резонанса является равенство:
Eиспускания ≈ Eпоглощения.
когда испускаемый возбужденным ядром гамма-квант будет поглощен ядром, находящимся в основном состоянии. Чем меньше энергия отдачи ядра R, тем лучше выполняется условие резонанса. Графически это может быть изображено степенью перекрытия кривых распределения по энергиям испускаемых и поглощаемых квантов (рис. б). Для свободных атомов (например, находящихся в газообразном состоянии), энергия отдачи ядра после поглощения гамма-кванта велика, вследствие чего перекрытие кривых энергетического распределения будет невелико. Но если оба ядра, излучатель и поглотитель, находятся в кристаллической решётке, энергия отдачи превращается в энергию колебаний кристаллической решетки. Отдачу испытывает всё твёрдое тело, масса которого бесконечно велика по сравнению с массой отдельного атома. В результате энергия отдачи становится пренебрежимо малой, а вероятность резонансного процесса возрастает.
Сам Рудольф Мёссбауэр привёл такую аналогию, объясняющую его открытие:
Ситуация … напоминает человека, прицельно бросающего камень из лодки. Бо́льшую часть энергии согласно закону сохранения импульса получает лёгкий камень, но небольшая часть энергии броска переходит в кинетическую энергию получающей отдачу лодки. Летом лодка просто приобретёт некоторое количество движения, соответствующее отдаче, и отплывёт в направлении, противоположном направлению броска. Однако зимой, когда озеро замерзнет, лодку будет удерживать лёд, и практически вся энергия броска будет передана камню, лодке (вместе с замерзшим озером и его берегами) достанется ничтожная доля энергии броска. Таким образом, отдача будет передаваться не одной только лодке, а целому озеру, и бросок будет производиться «без отдачи».
Эффект Мёссбауэра, как правило, наблюдается только в твердом теле при низких температурах для ядер стабильных изотопов, которых насчитывается около 80. Наиболее широкое применение среди таких нашли Fe57 и Sn119.
Измерение вероятности резонансного поглощения гамма-квантов и ее зависимости от температуры (мёссбауэровская спектроскопия) является важным методом изучения особенностей взаимодействия атомов в твердых телах.
Статьи на сайте
Ресурсы интернета
Библиотека