Что необходимо для резонансного ядерного поглощения.

На наш взгляд, главным фактором, затрудняющим резонансное ядерное поглощение в обычных условиях, является не «эффект отдачи», а тепловые колебания атомов в твёрдых телах: даже при совпадении невозмущённых линий источника и поглотителя, тепловые колебания атомов нарушают это совпадение.

Действительно, в случае однотипных источника и поглотителя, находящихся при одинаковой температуре, можно в первом приближении считать, что их ядра совершают, в проекции на линию «источник-поглотитель», колебания с одинаковой амплитудой и частотой – различающиеся лишь фазами. Из-за колебаний ядра-источника, частота идущей от него волны расчётных вероятностей оказывается допплеровски промодулирована; колебания же ядра-поглотителя, в свою очередь, также вносят периодическую поправку в воспринимаемую частоту. Для переброса g-кванта с его резонансным поглощением необходимо, чтобы результирующая воспринимаемая частота совпадала с частотой, соответствующей энергии перехода в поглотителе – в течение некоторого небольшого промежутка времени (возможно, несколько десятков периодов), на котором производится это сопоставление. Заметим, что названное совпадение частот, требуемое для резонансного поглощения g-кванта, может длиться гораздо дольше – если сдвиг между фазами колебаний у ядра-источника и ядра-поглотителя в сумме с набегом фазы этих колебаний за время прохождения света между этими ядрами дают результирующую разность фаз, кратную 2p. Такое максимально благоприятное для резонансного поглощения соотношение фаз возможно, но маловероятно, поскольку фазы тепловых колебаний атомов в твёрдом теле имеют, вообще говоря, случайное распределение. Поэтому, в подавляющем большинстве случаев, допплеровская поправка из-за колебаний ядра-поглотителя даёт ноль в сумме с допплеровской поправкой из-за колебаний ядра-источника лишь дважды за период тепловых колебаний – причём, «на противоходе», когда скорость источника увеличивается, а скорость поглотителя уменьшается, и наоборот. При этом, обнуления результирующей допплеровской поправки оказываются кратковременными – недостаточными для вышеупомянутого отождествления частот, требуемого для резонансного поглощения.

Если верно вышеизложенное, то ясно, что следует предпринять для увеличения резонансного поглощения g-квантов. Например, можно обеспечить неодинаковость частот тепловых колебаний в источнике и поглотителе – при этом ситуация, благоприятная для резонансного поглощения, будет повторяться с частотой биений между ними. Из-за ангармоничности тепловых колебаний, неодинаковость их частот должна иметь место при различных температурах источника и поглотителя. Действительно, опыт показывает: чем больше эта разница температур, тем больше вероятность резонансного поглощения g-квантов (см., например, [7]). Впрочем, при изменении температуры изменяются не столько частоты тепловых колебаний, сколько их амплитуды, поэтому на основе данных о «температурном» увеличении вероятности резонансного поглощения g-квантов трудно судить о том, какая из двух моделей – традиционная или предлагаемая нами – является более адекватной опыту.

Но замечательную возможность для сравнения этих двух моделей по их предсказательной силе предоставляет кинематический способ увеличения вероятности резонансного поглощения g -квантов. Согласно традиционной модели, эффект отдачи при излучении и поглощении g-кванта может быть допплеровски скомпенсирован достаточно быстрым движением источника в направлении к поглотителю. Следует подчеркнуть две важные особенности. Во-первых, по мере увеличения скорости приближения источника к поглотителю, вероятность резонансного поглощения должна расти до своего максимума при точной допплеровской компенсации эффекта отдачи, а при дальнейшем увеличении скорости источника эта вероятность должна убывать. Во-вторых, при удалении источника от поглотителя, никакое увеличение вероятности резонансного поглощения не должно иметь место вообще. Что же касается нашей модели, то её предсказания совсем другие. Как следует из вышеизложенного, при совпадении невозмущённых линий источника и поглотителя и при равенстве частот их тепловых колебаний, движение источника со скоростью V – как к поглотителю, так и от него – должно создавать благоприятную для резонансного поглощения ситуацию, которая повторяется с частотой» f (V / c), где f – частота тепловых колебаний, c – скорость света. Тогда, по мере увеличения скорости источника, не должен обнаруживаться максимум резонансного поглощения, а должен наблюдаться его монотонный рост – с выходом на насыщение.

Названные различия в предсказаниях традиционной и нашей моделей наглядно проявились бы в экспериментах, где быстрое движение источника обеспечивалось с помощью центрифуг. Посмотрим, какие результаты были там получены.