Diffusion des photons sur les atomes et les noyaux dans les cristaux

2014 Photon scattering by atoms and nuclei in solids is investigated. Depending on the excited (nuclear or atomic) state width compared to the crystal vibration spectrum, the proportion of recoilless scattering varies between two limits : the Debye-Waller factor on one side, the square of the Môssbauer-Lamb on the other. Interference between the two processes is examined. Finally the recoilless emission of a nuclear photon following a sequence of transitions is calculated without requiring a rearrangement phenomenon in the solid. LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 22, MAI 1961, L’interaction des photons avec les atomes ou les noyaux liés dans un solide peut se produire sans cession de phonons au cristal. La diffraction des rayons X est un exemple de ce phénomène. Récemment Mossbauer a découvert l’émission et l’absorption sans recul de photons par les noyaux dans un solide [1]. Dans le présent travail, nous examinons entre autres les diffusions atomique et nucléaire dans les solides et leur interférence éventuelle en utilisant la théorie de Lamb [2]. Le cristal est composé d’atomes de masse M, à Z électrons. Lej états et énergies propres du système électronique sont §; et Ei, ceux du noyaux sont CPJ et Wi. L’état du cristal est défini par l’ensemble 1 as des nombres d’occupation dans chaque mode de vibration s. L’énergie propre de Fêtât j { rJ.s } est A l’état d’équilibre, à température T, le poids statistique de chaque état ( oes ) J est g x,, , 1. Dans le cas où une espèce atomique est insérée dans un réseau d’un autre constituant, ce ne sont pas les degrés de liberté de l’ensemble qui sont à considérer, mais ceux des atomes intéressés. 1. Diüusion Rayleigh atomique. La section efl’lcace de diffusion d’un photon d’énergie k, impulsion K et polarisation E en un photon d’énergie k’, impulsion H’ et polarisation E’, le cristal étant initialement et finalement dans les états purs a8 1 et { fi, 1, l’atome étant laissé dans l’état initial, est, en approximation non relativiste : ici q = K KI transfert d’impulsion u : coordonnée du centre de gravité de l’atome considéré dans le cristal ; rj : coordonnées des électrons atomiques dans un système lié à l’atome. Le premier terme décrit la diffusion Thomson par les Z électrons arrangés selon la configuration ,0. Le facteur de forme : (dans le cas d’un atome sphérique) suffit généralement à rendre compte de la diffusion cohérente si Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01961002205030300