Kesan Mössbauer, juga disebut penyerapan resonans sinar gamma bebas recoil, proses nuklear yang memungkinkan penyerapan resonans sinar gamma. Ini dimungkinkan dengan menetapkan inti atom di kisi pepejal supaya tenaga tidak hilang dalam keadaan mundur semasa pelepasan dan penyerapan radiasi. Proses yang ditemui oleh ahli fizik kelahiran Jerman, Rudolf L. Mössbauer pada tahun 1957, merupakan alat yang berguna untuk mengkaji pelbagai fenomena saintifik.
Untuk memahami asas kesan Mössbauer, perlu memahami beberapa prinsip asas. Yang pertama adalah peralihan Doppler. Apabila wisel lokomotif, frekuensi, atau nada, gelombang suara meningkat semasa wisel mendekati pendengar dan menurun ketika wisel surut. Rumus Doppler menyatakan perubahan ini, atau pergeseran frekuensi, gelombang sebagai fungsi linear dari kecepatan lokomotif. Begitu juga, apabila inti atom memancarkan tenaga elektromagnetik dalam bentuk paket gelombang yang dikenali sebagai foton sinar gamma, ia juga mengalami pergeseran Doppler. Perubahan frekuensi, yang dianggap sebagai perubahan tenaga, bergantung pada seberapa cepat inti bergerak sehubungan dengan pemerhati.
Konsep kedua, konsep penarikan nuklear, dapat digambarkan oleh tingkah laku senapang. Sekiranya ditahan secara longgar ketika melepaskan tembakan, mundurnya, atau "tendangan," akan menjadi ganas. Sekiranya digenggam dengan kuat di bahu penembak, penahan akan dikurangkan. Perbezaan dalam kedua situasi tersebut disebabkan oleh kenyataan bahawa momentum (produk jisim dan halaju) dipelihara: momentum sistem yang menembakkan peluru mestilah bertentangan dan sama dengan yang diproyeksikan. Dengan menopang senapang dengan kuat, penembak tembak merangkumi tubuhnya, dengan jisimnya yang jauh lebih besar, sebagai sebahagian daripada sistem tembakan dan kecepatan belakang sistem dikurangkan. Nukleus atom dikenakan undang-undang yang sama. Apabila sinaran dipancarkan dalam bentuk sinar gamma, atom dengan intinya mengalami kemunduran kerana momentum sinar gamma. Kejutan serupa berlaku semasa penyerapan sinaran oleh inti.
Akhirnya, perlu memahami prinsip-prinsip yang mengatur penyerapan sinar gamma oleh inti. Nukleus boleh wujud hanya dalam keadaan tenaga tertentu. Agar sinar gamma diserap energinya mesti sama dengan perbezaan antara dua keadaan ini. Penyerapan sedemikian disebut penyerapan resonans. Sinar gamma yang dikeluarkan dari nukleus dalam atom bebas tidak dapat diserap oleh inti yang serupa pada atom lain kerana energinya kurang daripada tenaga resonans dengan jumlah yang sama dengan tenaga kinetik yang diberikan kepada nukleus sumber recoiling.
Prinsip pemakaian
Dengan menanamkan inti yang sama dalam dua pepejal, yang dalam satu pepejal berada dalam keadaan memancar atau teruja dan yang lain dalam keadaan menyerap atau tanah, adalah mungkin untuk menggunakan sinaran gamma dari pepejal pertama untuk penyerapan resonan di yang kedua. Kaedahnya sangat sensitif sehingga jika satu pepejal bergerak relatif dengan yang lain dengan halaju sekecil 10 sentimeter sesaat, resonans dihancurkan oleh pergeseran Doppler dalam tenaga sinar gamma. Fakta ini terletak pada kegunaan kesan Mössbauer sebagai alat fizik eksperimen. Sekiranya keadaan tenaga nukleus yang memancar atau menyerap terganggu oleh sebarang kesan luaran, penyerapan resonans juga akan dibatalkan. Kemudian, dengan memvariasikan kelajuan relatif pepejal yang memancar dan menyerap sehingga penyerapan resonan dijana semula, besarnya kesan yang mengganggu dapat ditentukan.
Radas
Kesan Mössbauer biasanya diperhatikan dengan mengukur transmisi sinar gamma dari sumber radioaktif melalui penyerap yang mengandungi isotop yang sama dalam keadaan tanah. Peranti yang digunakan untuk eksperimen ini disebut sebagai spektrometer kecepatan Doppler-efek Mössbauer kerana ia menggunakan pergeseran Doppler untuk mengimbas kawasan tenaga di sekitar tenaga sinar gamma itu sendiri. Spektrometer yang menggunakan konsep ini ditunjukkan secara skematik pada Rajah 1. Sumber radioaktif dipasang pada transduser elektromekanik yang bergerak dengan halaju yang ditentukan. Secara amnya, halaju beberapa sentimeter sesaat diperlukan. Tenaga sinar gamma yang dipancarkan dialihkan, disebabkan oleh kesan Doppler, dengan jumlah yang sebanding dengan halaju. Dalam contoh ini, inti sumber radioaktif dan penyerap resonan adalah serupa, tidak terganggu oleh medan luar. Sinar gamma melalui penyerap yang mengandungi isotop resonan dan dikesan oleh pembilang berkadar. Sinar gamma yang dikesan sesaat diplotkan sebagai fungsi dari kecepatan Doppler, menghasilkan spektrum penyerapan kesan Mössbauer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Penurunan kadar pengiraan di pusat disebabkan oleh penyerapan resonan - iaitu, kesan Mössbauer. Pada halaju positif atau negatif yang tinggi, penyerapan resonan telah dihancurkan oleh pergeseran Doppler.
