mössbauereffekt

Den prosess at en atomkjerne absorberer γ-stråling med energi lik energiforskjellen mellom kjernen i en eksitert tilstand og i grunntilstanden kalles resonansabsorpsjon. Stråling med denne energien kan sendes ut fra en eksitert kjerne av samme slag. En stråle som sendes ut fra en kjerne, absorberes vanligvis ikke i en tilsvarende kjerne. Dette skyldes at γ-kvantet både ved emisjon og absorpsjon overfører en viss bevegelsesmengde til kjernen slik at den settes i bevegelse. Ved emisjon går derfor litt av eksitasjonsenergien over til bevegelsesenergi av kjernen, og det utsendte γ-kvantet får litt mindre energi.

Omvendt går ved absorpsjon en liten del av γ-kvantets energi over til bevegelsesenergi av kjernen, og man må derfor ha et γ-kvant med litt mer energi enn eksitasjonsenergien om man skal få resonansabsorpsjon. Man kan oppnå dette ved å la de to kjernene bevege seg mot hverandre med passende hastighet.

Mössbauer viste at resonansabsorpsjon også kan forekomme om man sørger for at kjernene som emitterer og absorberer stråling ikke lar seg sette i bevegelse. Han oppnådde dette ved å benytte atomer som var bundet i krystallgitre, og avkjøle krystallene til så lav temperatur at man kunne se bort fra atomenes termiske bevegelse.

Mössbauereffekten representerer en metode til å bestemme den naturlige bredde av energinivåene i atomkjernene. Beveges kjernen som sender ut γ-stråling, eller den krystall kjernen er bundet til, forandres strålingsenergien pga. dopplerforskyving. Er denne forskyvningen større enn nivåets naturlige bredde, får man ikke resonansabsorpsjon. Man har på denne måten kunnet måle nivåbredder ned til 10⁻¹⁴ av γ-kvantets energi.

Den nøyaktige metoden til bestemmelse av forandring i γ-strålers energi har funnet en rekke anvendelsesmuligheter. En av de første var en påvisning av at γ-kvantets energi forandret seg i tyngdefeltet i overensstemmelse med hva man skulle vente ifølge Albert Einsteins relativitetsteori. Mössbauereffekten benyttes til å bestemme bredde av energinivåer og for å undersøke den gjensidige innflytelse mellom elektronskall og kjernen, opplysninger som er av stor verdi innen fysikk, kjemi og biologi.

Effekten ble oppdaget av Rudolf Ludwig Mössbauer i 1958.

• mössbauerspektroskopi
• gammastråling