Выше говорилось о научных применениях эффекта Мессбауэра, в заключение приведем несколько примеров технического использования этого удивительного явления. В настоящее время созданы простые и портативные приборы для анализа содержания полезного ископаемого в руде с помощью эффекта Мессбауэра. Эти приборы помогают геологам искать полезные ископаемые. Конечно, речь идет о поиске соединений, содержащих в своем составе атомы мессбауэровского элемента. На рисунке 3.15 изображены приборы для поиска олоза в виде касситерита — Sn02. Принципиальная схема их работы такая же, как в описанных выше экспериментах (рис. 3.12), Приборы снабжаются набором стандартных источников мессбауэровского излучения, а в качестве рассеивателя или поглотителя используется исследуемый образец. По интенсивности резонансно рассеянного (поглощенного) излучения судят о процентном содержании в руде искомого минерала. Использование мессбауэровского рудоискателя ускоряет и облегчает поиски минералов, так как делает ненужным проведение сложного, а иногда и невозможного в полевых условиях химического анализа исследуемого минерала.
каждый в детстве почувствовал удивление, впервые увидев магнит. Не для всех это событие послужило толчком к размышлению о явлениях, происходящих в окружающем нас мире, как это было с Альбертом Эйнштейном, но, по-видимому, ощущение чуда сохранилось надолго.
Иссдедуя свойства электронов, протонов, нейтронов, ученые установили, что они являются микроскопическими магнитиками. Это свойство столь же присуще частицам, как масса или как за ряд — электрону и протону. Можем ли мы объяснить, почему электрон, протон и нейтрон — магнитики? Да, можем. Однако для объяснения необходимо углубиться в природу частиц.
Для того чтобы понять магнитные свойства макроскопических тел — кристаллов (это главная тема статьи), очень важно разобраться в том, как устроен атом того или другого вещества. Квантовая механика показывает, что электроны в атоме имеют не любую энергию, а находятся в определенных состояниях.
Кристалл — сравнительно простая конструкция. Атомы или молекулы сложены в нем в строго определенном порядке, бесконечно повторяя одну ячейку, в которой, как правило, всего несколько атомов. Магнитные свойства кристаллов существенно зависят от того, обладает ли магнитным моментом одна ячейка кристалла или нет. Если обладает, то такой кристалл называют парамагнитным, если нет — диамагнитным. В природе много тех и других.
Теперь нам известен строительный материал, из которого слежены магнитные тела. Это — атомы или молекулы с магнитными моментами, отличными от нуля.
ной температурой Кюри, а энергия kS(по порядку величины) равна энергии взаимодействия между соседними магнитными моментами. Формулу (2) тоже можно вывести, пользуясь законами классической физики. Это сделал французский ученый П.
Если парамагнетик был бы бесконечным, то все происходило бы так, как описано в предыдущем разделе: при понижении температуры ниже точки Кюри тело приобрело бы (спонтанно!) магнитный момент, который возрастал бы с понижением температуры.
В 30-х годах в Харькове группа молодых ученых под руководством Л. В. Шубникова обнаружила удивительные аномалии в поведении ряда веществ — хлоридов переходных элементов. Их теплоёмкость при некоторой температуре (характерной для каждого вещества) изменялась скачком, а магнитная восприимчивость имела при той же температуре максимум. За несколько лет до этого Л. Д. Ландау теоретически исследовал поведение системы магнитных моментов, обменное взаимодействие между которыми таково, что им выгодно располагаться антипараллельно. Он показал, что при определенной температуре (она потом получила название температуры Нееля On) в расположении магнитных моментов возникает определенный порядок.
Для понимания свойств магнетика знать, как расположены магнитные моменты атомов, необходимо, но еще важно представлять себе, как они движутся.
Это утверждение относится не только к магнетикам. Чтобы понять свойства любого кристалла, надо знать расположение атомов, но столь же необходимо знать, как движутся атомы: знать, что атомы колеблются вокруг положений равновесия, что колебания в виде волн распространяются по кристаллу, что каждой волне можно поставить в соответствие определенную частицу — фонон.
Теперь, когда понятна микроскопическая природа спиновой волны— волны переворотов спинов, можно попытаться описать ее несколько более упрощенно, используя макроскопические термины.