Физический энциклопедический словарь - мезонная химия

В основе ^--М. х. лежит использование яд. реакции перезарядки ^-на ядрах водорода: ^-+рn+°. Вероятность w этой реакции очень сильно зависит от заряда Z (в ед. заряда протона е) ядра атома Z, с к-рым связан водород в соединении ZmHn, и равна: w(ZmHn)a(n/m)Z^-3. Кроме того, коэфф. а в этой ф-ле даже при одном и том же Z зависит от типа хим. связи между атомами Н, в частности от степени ионности (полярности) связи. Т. о., ^--мезонный метод позволяет надёжно отличить химически связанный водород от свободного. Напр., для аммиака NH3 и эквивалентной ему механич. смеси N2+3Н2 измеренное отношение

w(NH3)/¹/2w(N2+3H2)¹/10.

В основе ^--М. х. лежит измерение энергий и интенсивностей отд. линий рентгеновских серий в мюонных атомах (см. Мезоатом) разл. хим. элементов. При захвате ^- ядром на возбуждённые уровни и последующих переходах в осн. состояние испускаются характерные для каждого элемента -кванты. Энергия излучаемых мезорентгеновских серий явл. хар-кой хим. элемента, ядро к-рого вместе с мюоном образует мезоатом. Такой спектральный анализ элементного состава в-в по существу ничем не отличается от обычного спектрального анализа. Однако в отличие от рентгеновских серий обычных атомов, относит. интенсивность отд. линий рентгеновских серий мезоатома зависит от вида хим. соединения, в к-рое входит исследуемый элемент. Это св-во рентгеновского излучения ^--атомов положено в основу идеи нового метода анализа в-ва в закрытых контейнерах, к-рый в принципе позволяет определить не только элементный состав образца, но также и вид хим. соединения, составленного из этих элементов.

При изучении св-в в-ва с помощью ⁺ и мюония (Mu) используется наличие спина у мюона и эл-на, а также факт несохранения четности при распаде ⁺e⁺+ve+v^~. Направление вылета е⁺ в этой реакции коррелированно с направлением спина ⁺ . Поэтому в магн. поле вследствие прецессии спина мюона с частотой ^= еН/mс (где H — напряжённость магн. поля, m, е — масса и электрич. заряд мюона) будет периодически меняться также интенсивность позитронов, вылетающих в нек-ром фиксиров. направлении (рис.);

Схема наблюдения спина мюона (⁺ ). Магн. поле перпендикулярно плоскости рисунка; толстая стрелка — направление спина ⁺ .

это даёт возможность следить за направлением спина ⁺. Т. о., ⁺ , а также мюоний представляют собой по существу меченые атомы (см. Изотопные индикаторы), за движением к-рых можно проследить от момента их рождения до момента распада. В частности, локальные магн. поля в кристалле взаимодействуют со спином ⁺ и изменяют картину прецессии его спина, что позволяет делать заключения о величине и распределении внутр. магн. полей в кристалле, изучать диффузию мюонов в кристаллах, обнаруживать фазовые переходы с изменением магн. структуры и т. д. Мюоний явл. аналогом атома водорода, поэтому, исследуя реакции мюония, можно сделать заключения о реакциях атомарного водорода. Т. к. спин мюония (в ортосостоянии) равен 1, а приведённая масса прибл. равна массе эл-на, частота его прецессии составляет Mu еН/2mес. При вступлении мюония в хим. реакцию связь между ⁺ и е^- разрывается и характер прецессии резко меняется, что позволяет определить абс. скорость хим. реакций мюония, а следовательно, и реакций атомарного водорода. С помощью мюония удалось моделировать состояние водородного атома в полупроводниках, растворах и т. д.

• Герштейн С. С. [и др.], Мезоатомные процессы и модель больших мезомолекул, «УФН», 1969, т. 97, в. 1; Гольданский В. И., Ф и р с о в В. Г., Химия новых атомов, «Успехи химии», 1971, т. 40. в. 8; Г у р е в и ч И. И., Никольский Б. А., Двухчастотная прецессия ⁺ -мезона в атоме мюония, «УФН, 1976, т. 119, в. 1.

Л. И. Пономарев.