02.10.2024

Открытия сотрудников ЛЯП ОИЯИ. Явление изменения относительной интенсивности рентгеновских линий К-серии мю-мезоатома

Доктор физико-математических наук В. Г. Зинов, А. Д. Конин (Объединенный институт ядерных исследований) и доктор физико-математических наук А. И. Мухин (Институт физики высоких энергий) открыли неизвестное ранее явление изменения интенсивности рентгеновских линий К-серии мю-мезоатома.

Известно, что орбитальный электрон в тяжелом атоме невозможно перевести с нижней орбиты на соседнюю, так как она полностью заполнена электронами. Электрон можно перевести либо на внешнюю орбиту, либо за пределы атома. Свободное место в таком случае может быть заполнено электроном из соседней оболочки. Так возникают переходы между соседними внутренними оболочками, что ведет к испусканию линий рентгеновского спектра (гамма-квантов), причем каждый элемент обладает своим характерным спектром.

Если пучок мюонов направить на какой-либо образец, то после торможения и остановки мюоны захватываются атомами в связанное состояние, совершая каскадные переходы, при которых испускаются рентгеновские кванты. Поскольку мюоны тяжелее электронов, то все уровни в атоме (вплоть до самого нижнего) для них свободны, а энергия рентгеновских квантов, испускаемых при каскадных переходах, больше, чем в случае электронных переходов.

Известно, что при каскадных переходах электронов в атоме влияние химической связи на интенсивность различных линий рентгеновских спектров одной или разных серий определенного химического элемента ничтожно. Было установлено, что мюонные орбиты с главным квантовым числом (порядковый номер орбиты) меньше 14 находятся под электронной оболочкой. Следовательно, химическая связь не влияет на каскадные переходы мюонов в атоме с испусканием рентгеновских квантов. При атомном захвате интенсивность мезорентгеновских линий К-серии меняется при изменении химической связи элемента, т. е. интенсивность мезорентгеновских линий чистого химического элемента имеет одну величину, а интенсивность мезорентгеновских линий того же элемента в составе химического соединения — другую.

Результаты открытия могут быть практически использованы при определении характеристик химических связей и их влияния на физико-химические свойства вещества.

Открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР 6 июля 1978 г. за № 201 с приоритетом от 1 марта 1965 г. в следующей формулировке:

«Экспериментально установлено неизвестное ранее явление изменения относительной интенсивности рентгеновских линий К-серии мю-мезоатома, обусловленное захватом мюонов на молекулярные уровни при вступлении химического элемента в реакцию».