Эффект Мёссбауэра. Изотов В.В - 7 стр.

1.2. Испускание гамма-квантов без отдачи ядра в твердых телах. Эффект
Мессбауэра.

    Ситуация существенно изменяется, когда ядро находится внутри кристалла.
В кристалле, благодаря связи атомов между собой, энергия отдачи
превращается в энергию колебательного движения кристаллической решетки.
Как известно, колебания кристаллической решетки квантуются. Квант
колебаний с энергией ħω и волновым вектором k называется фононом. Поэтому
испускание гамма-кванта в твердом теле сопровождается испусканием или даже
поглощением фононов различных энергий. Эти процессы носят вероятностный
характер.
    Если энергия отдачи ΔЕR меньше средней энергии фононов, характерной
для данной кристаллической решетки, то возможными становятся процессы, в
которых испускание гамма-кванта происходит без испускания или поглощения
фонона. В таких процессах импульс отдачи воспринимается всем кристаллом,
как целым. Кинетическая энергия, которую приобретает кристалл, воспринимая
импульс отдачи, пренебрежимо мала, поскольку масса кристалла бесконечно
велика по сравнению с массой отдельного атома. Поэтому энергия гамма-
квантов, отвечающих процессам излучения без испускания фононов, точно
равна энергии гамма-перехода.
    Спектр излучения гамма-квантов атомными ядрами в твердом теле
изображен на рис.4. На фоне широкого пьедестала, обусловленного
испусканием квантов с фононной отдачей, присутствует узкая несмещенная
линия, отвечающая излучению квантов без испускания фонона (т.е. без отдачи).
Ширина этой линии равна естественной ширине гамма-перехода. Ширина
пьедестала примерно в 105 раз больше, она соответствует максимальной
энергии фононов ħωD≈10-2 эВ.




   Рис.4 Спектр излучения гамма-квантов атомными ядрами в твердом теле.

    Аналогичную структуру имеет спектр поглощения гамма-квантов.
Присутствие узкой несмещенной линии в спектрах испускания и поглощения
гамма-квантов позволяет наблюдать эффект резонансного поглощения в
твердых телах. Именно этот эффект был обнаружен немецким физиком


                                     7