穆斯堡尔效应

穆斯堡尔效应，即无反冲核共振荧光，是鲁道夫·穆斯堡尔 (Rudolf Mössbauer) 于 1958 年发现的一种物理现象。它涉及束缚在固体中的原子核对伽马辐射的共振和无反冲发射和吸收。 它的主要应用是穆斯堡尔光谱学。

在穆斯堡尔效应中，核伽马发射和吸收的窄共振是由于反冲动量被传递到周围的晶格而不是单独传递到发射或吸收核。 当发生这种情况时，在伽马跃迁的发射端或吸收端，伽马能量不会损失为反冲核的动能：发射和吸收以相同的能量发生，导致强烈的共振吸收。

之前已经观察到气体对 X 射线的发射和吸收，并且预计会发现由核跃迁产生的伽马射线的类似现象（与通常由电子产生的 X 射线相反） 过渡）。 然而，观察气体中伽马射线产生的核共振的尝试失败了，因为反冲能量损失，阻止了共振（多普勒效应也拓宽了伽马射线光谱）。 穆斯堡尔能够观察到固体铱原子核的共振，这引发了一个问题，即为什么伽马射线共振在固体中是可能的，但在气体中却不行。 Mössbauer 提出，对于原子结合到固体中的情况，在某些情况下，一小部分核事件基本上可以在没有反冲的情况下发生。 他将观察到的共振归因于核事件的这种无反冲部分。

穆斯堡尔效应是最初以德语报道的最后一个物理学重大发现之一。 xxx份英文报告是一封描述重复实验的信。

这一发现与罗伯特·霍夫施塔特对原子核中电子散射的研究一起获得了 1961 年的诺贝尔物理学奖。

一般来说，伽马射线是由核从不稳定的高能态跃迁到稳定的低能态而产生的。 发射的伽马射线的能量对应于核跃迁的能量减去发射原子反冲损失的能量。 如果损失的反冲能量与核跃迁的能量线宽相比很小，那么伽马射线的能量仍然对应于核跃迁的能量，并且伽马射线可以被与xxx个原子类型相同的第二个原子吸收 . 这种发射和随后的吸收称为共振荧光。 额外的反冲能量在吸收过程中也会损失，因此为了发生共振，反冲能量实际上必须小于相应核跃迁线宽的一半。

反冲体 (ER) 中的能量可以从动量守恒中找到：

| 公关 | = | γ | {\displaystyle |P_{\mathrm {R} }|=|P_{\mathrm {\gamma } }|\,}

其中 PR 是反冲物质的动量，Pγ 是伽马射线的动量。 将能量代入方程得到：

E R = E γ 2 2 M c 2 {\displaystyle E_{\mathrm {R} }={\frac {E_{\mathrm {\gamma } }{2}}{2Mc{2}}} }

其中 ER (0.002 eV for 57_{Fe) 是反冲损失的能量，Eγ 是伽马射线的能量（14.4 keV for 57Fe), M (56.9354 u for 57Fe) 是发射体或吸收体的质量， c是光速。}

_{在气体的情况下，发射体和吸收体是原子，因此质量相对较小，导致较大的反冲能量，从而阻止共振。 （请注意，相同的方程式适用于 X 射线中的反冲能量损失，但光子能量要少得多，导致能量损失较低，这就是为什么可以用 X 射线观察到气相共振。）</sub >}

在固体中，原子核束缚在晶格上，不会像在气体中那样反冲。 晶格作为一个整体反冲，但反冲能量可以忽略不计，因为上式中的 M 是整个晶格的质量。 然而，衰变中的能量可以被晶格振动吸收或提供。 这些振动的能量以称为声子的单位量化。 穆斯堡尔效应的发生是因为发生不涉及声子的衰变的概率是有限的。 因此，在一部分核事件中（无反冲部分，由 Lamb–Mössbauer 因子给出），整个晶体充当 t。