同一种核,不保证自动共振
自由激发核发出伽马光子时必须反冲,一部分跃迁能量进入核的动能;吸收光子也需要反冲能量。对于很窄的核谱线,即使源与吸收体含有相同同位素,这种错配也可能远大于自然线宽。
因此,知道同位素与名义跃迁能量,并不保证发生强共振吸收。发射体和吸收体的机械状态也属于能量账。问题是,核被束缚在晶体中之后,怎样改变了这份账。
证据阅读:B. Fultz, Mössbauer Spectrometry — technical chapter hosted by the Advanced Photon Source
先写出自由核的基准
对于初始静止、反冲速度远小于光速的核,利用光子动量可得到下式的反冲能量。光子能量近似取跃迁能量,质量是核质量。这是自由核基准,不是一个声子的能量。
它解释了光子能量升高为何使反冲迅速变得棘手,也提供一个守恒核对:对固体的解释仍必须交代动量去了哪里。无反冲不能表示动量不再守恒。
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一部分事件不改变晶格振动态
在无反冲通道中,晶体接受动量,而内部振动态不改变。更大物体的质心反冲能量,在相关线宽尺度上可忽略。关键是这一通道发生的概率,而不是假定每一次核事件都变成无反冲。
Mössbauer 的 1958 年铱实验测量了共振吸收截面随源与吸收体温度的关系,报告低温下因晶体束缚而出现显著增强。不能悄悄把最初的铱跃迁替换成后来谱学中常见的铁跃迁。
证据阅读:B. Fultz, Mössbauer Spectrometry — technical chapter hosted by the Advanced Photon SourceR. L. Mössbauer (1958), Kernresonanzfluoreszenz von Gammastrahlung in Ir191, Z. Phys. 151, 124–143 — publisher abstract
用速度扫描极窄的能量窗口
源与吸收体的相对运动,提供可控多普勒位移。在速度远小于光速时,能量相对变化的大小,近似等于视线方向相对速度除以光速。因此,速度谱能够分辨极小能量差,不必让普通宽带伽马谱仪独自完成全部分辨。
实测透射还包含非共振背景、吸收体厚度、无反冲比例及速度标定。一个吸收谷并不是唯一的化学鉴定。同质异能位移、电四极分裂与磁结构,都需要各自的能级归属与参考约定。
证据阅读:B. Fultz, Mössbauer Spectrometry — technical chapter hosted by the Advanced Photon Source
把装置与比较模型分开
降温可以提高无反冲比例,但材料与跃迁都重要,即使温度很低,比例也不必达到一。筛出不改变声子的事件,是对特定量子通道的选择,不是宣称固体里没有运动。
耦合自旋 Lab 可用于比较另一哈密顿量中谱线的重叠与分辨。它不是 Mössbauer 仪器:没有经过标定的放射源与吸收体速度记录,也不计算晶格无反冲概率。本文介绍证据,不虚构第二个 Lab,也不给已有探测器换名。
证据阅读:B. Fultz, Mössbauer Spectrometry — technical chapter hosted by the Advanced Photon SourceR. L. Mössbauer (1961), Recoilless Nuclear Resonance Absorption of Gamma Radiation — further reading