„Mössbauer-effektus” változatai közötti eltérés

Bizonyos [[atommag|atommagok]]ok<nowiki/> [[Gamma-sugárzás|gamma-sugarak]] (gamma-foton) elnyelésekor az elnyelt sugárzást visszasugározzák, mégpedig megnövekedett hullámhossz tartományban. A jelenséget [[Rudolf Mössbauer]] fedezte fel 1958-ban, az [[irídium]] 191-es [[izotóp|izotópjával]]jával, s a kísérletek során azt tapasztalta, hogy a hőmérséklet csökkenésével a [[rezonancia]]-abszorpció mértéke megnövekedett, melynek oka, hogy ilyen módon sokkal több atom képes a visszalökődésmentes abszorpcióra (rezonancia-[[Fluoreszkálás|fluoreszcencia]]).

Bármely kis részecske ([[atom]] vagy [[molekula]]) amely sugárzást nyel el, a beérkező pl. gamma-foton hatásaként visszalökődik (kivételt képeznek a kristályok, amelyek visszalökődés nélkül sugároznak (ekkor az energia a teljes [[kristályszerkezet|kristályszerkezetben]]ben oszlik szét) hogy megtartsa [[Energia|energiáját]] és [[Lendület|impulzusát]]<nowiki/>. Mind a visszalökődés során képződő energiát (visszalökődési energia), mind a kisugárzott foton energiáját az az energiakülönbség szolgáltatja, amely az emittált sugárzás kezdeti és végső fázisa közötti energiakülönbség: <math>h\nu = E_i - E_f</math>. Ebből következően az emittált foton (<math>h\nu'</math>) energiája kisebb, mint a beérkező fotoné (<math>h\nu</math>). Az abszorpció és az emisszió által létrehozott energia különbségére vonatkozó hozzávetőleges formulát így adhatjuk meg: <math display="inline">\Delta (h\nu) \cong \frac{(h \nu)^2}{mc^2}</math>, ahol ''m'' az abszorbens tömege, ''c'' a [[fénysebesség]].

Vegyünk példaként egy vasatomot; vajon lehetséges-e hogy ezen atom egy másik vasatom által kibocsátott [[elektromágneses sugárzás|elektromágneses sugárzást]]t<nowiki/> abszorbeáljon. Ez teljesen nem történik meg, mert az átmenet során felszabaduló ''E'' energia egy részét felemészti a visszalökött mag. A rezonancia csak abban az esetben nyelődik el, ha az energiaveszteség kisebb a [[Természetes vonalszélesség|természetes vonalszélesség<nowiki/>nél]]: <math>\Delta E < \Gamma</math>.

Számos fizikai jelenség képes egy sugárzási átmenetnél a természetes vonalszélességet megnövelni. Számos, laborban is létrehozható fizikai hatásnál megfigyelhető ilyen, többek között a [[Doppler-effektus|Doppler-]]<nowiki/>kiszélesedésnél. Míg azonban ezek a jelenségek csak minimális esetben okoznak hasonlót, a természetes vonalkiszélesedés egyik jellegzetes forrása a Heisenberg-féle [[Határozatlansági reláció|határozatlansági elv]]. Atom-, molekula- vagy magsugárzás esetén a frekvenciatartomány spektrumát a határozatlansági elv szolgáltatja a következőképpen: <math>\Delta E \Delta t \approx \hbar</math>, ahol <math>\Delta t</math> az átmenet ideje (<math>\tau</math>). Gerjesztett állapotban, ha <math>\tau</math> = 10^-7−7 s, a vonalszélesség 4·10^-8−8 eV. [[Optika]]<nowiki/>i esetben tehát rezonanciaelnyelés nagy valószínűség<nowiki/>gel fordul elő, magsugárzásnál azonban a több nagyságrenddel nagyobb energia miatt nem. A visszalökődésmentes rezonanciaelnyelés valószínűsége annál nagyobb, minél kisebb az átmenet energiája és ha atomi rendszerről van szó, minél alacsonyabb a kristály hőmérséklete.

Minthogy az [[impulzus]] bizonytalansága <math>\Delta p = \hbar /x</math>, a valószínűség akkor lesz 0-tól különböző, ha <math>\hbar k</math> << p, vagyis a kicsi a sugárzás energiája, mert ekkor ''x'' is kicsi (az atommag kimozdulása egyensúlyi helyzetből).

== ForrásForrások ==