(Rudolf Mössbauer, 1958)
Mössbauer etkisi, geritepme enerji kayıpları olmaksızın atom
çekirdeği tarafından gama-kuantum rezonans absorpsiyonunun bir etkisidir.
Atom çekirdekler temel halde ve uyarılmış hallerde olabilir.
Çekirdeğin bir halden diğerine geçişi kısadalga bir gama ışınının absorpsiyonu
veya emisyonuyla (Şekil-a) meydana gelir. Gama ışını enerjisi, atomik
çekirdeğin temel ve uyarımış halleri arasındaki fark (ET), nükleer
geritepme enerjisi (R ~ 10-1 eV
serbest atomlar için) ve Doppler şift (D)’den tayin edilir:
Eemisyon = ET
- R ± D (kaynağın emitlediği gama kuantum enerjisi)
Eabsorp. = ET + R ± D (örneğin absorbladığı
gama quantum enerjisi)
Temel haldeki çekirdek, uyarılmış çekirdek tarafından
emitlenen gama ışınını absaorbladığında rezonans koşulu oluşur.
Eemisyon ≈ Eabsorp.
Grafik olarak, bu durum emitlenen ve absorplanan kuantumun
enerji dağılım eğrilerinin örtüşen alanları ile gösterilebilir (Şekil-b).
Rezonans prosesinin olasılığı, emitleyen çekirdek ve absorplayan çekirdek rijid
bir kristal latiste sabitlendiğinde, yükselir. Bu durumda, foton
absorplandığında geritepme enerjisi, kristal kafesin titreşim enerjisine
dönüşür; diğer bir deyişle tüm katı geritepmeyi alır; katı ağırlığı tek bir
atomun ağırlığından çok daha büyük olduğundan geritepme enerjisi önemsiz
derecede küçük olur (R ~ 10-4 eV).
Rezonans etkisi, kararlı izotopların çekirdekleri (yaklaşık
80'dir) durumunda, normal olarak sadece katılarda görülür; bunlardan en çok
kullanılanlar Fe57 ve Sn119 dur. Mössbauer etkisinin
olasılığı ve sıcaklığa bağımlılığı ölçülerek, katılarda atomik etkileşimler ve
latis titreşimleri hakkında bilgi edinilebilir. Bu nedenle katıların analizinde
Mössbauer etkisi yaygın olarak kullnılan bir metottur.
(a) Gama kuantum rezonant absorbsiyon şeması, (b) emitlenen
ve aabsorplanan gama kuanta enerji dağılımı
