Mößbauer-Effekt

Möß|bau|er|ef|fekt auch: Möß|bau|er-Ef|fekt 〈m. 1; unz.〉 die rückstoßfreie u. in der Frequenz daher nicht verschobene Emission od. Absorption von Spektrallinien der Gammastrahlung durch Atomkerne, die in ein Kristallgitter bei tiefer Temperatur eingebaut sind: E₁-E₀ [nach dem Entdecker Rudolf Mößbauer, *1929]

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Mọ̈ß|bau|er-Ef|fekt ↑ Mößbauer-Spektroskopie.

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Mọ̈ßbauer-Effekt

 

[nach R. L. Mößbauer], die rückstoßfreie Emission oder Absorption von Gammaquanten (γ) durch Kerne von Atomen, die in das Raumgitter eines Festkörpers (Kristall) eingebaut sind, bei tiefen Temperaturen (Kernresonanzfluoreszenz). Durch die Fixierung im Kristall wird die bei freien Atomen auf dem Rückstoß des absorbierenden oder emittierenden Kerns beruhende Verschiebung zwischen Absorptions- und Emissionslinie beseitigt, weil der gesamte Kristall den Rückstoß aufnimmt. Da sich die Rückstoßenergie umgekehrt proportional zur Masse des Absorbers oder der Quelle verhält, geht wegen der Größe der Masse des Festkörpers im Vergleich zu der des Atomkerns die Rückstoßenergie gegen null. Außerdem entfällt die bei freien Atomen (aufgrund der thermischen Bewegung der Gasatome) stets vorhandene Verbreiterung der Gammalinien durch den Doppler-Effekt, da die thermische Schwingungsbewegung der Gitteratome bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunkts hinreichend unterdrückt werden kann. Man erhält dann sehr scharfe γ-Linien, die nur noch die durch die Lebensdauer des angeregten Kernzustandes bedingte natürliche Linienbreite (meist 10^-5 bis 10^-9 eV) aufweisen (Mößbauer-Linien).

 

Mit dem Mößbauer-Effekt sind extrem gute Auflösungen von Spektrallinien und entsprechend scharfe Bestimmungen von Anregungsenergien möglich; Änderungen der Energie der 14,4-keV-Mößbauer-Linien in ⁵⁷Fe sind mit einer relativen Genauigkeit von besser als 10^-15 messbar. So konnte die von A. Einstein durch die allgemeine Relativitätstheorie vorausgesagte Änderung der Frequenz der γ-Strahlung durch ein Gravitationsfeld experimentell im Schwerefeld der Erde bestätigt werden. - Der Mößbauer-Effekt findet in der Kernphysik, der Festkörperphysik und der Chemie Anwendung. Messungen der Hyperfeinstrukturaufspaltung von Mößbauer-Linien geben Aufschluss über magnetische Felder und elektrische Feldgradienten am Kernort und das magnetische Dipolmoment und elektrische Quadrupolmoment des Kerns. Außerdem können Kernradiusänderungen in angeregten Zuständen oder die Elektronendichte am Kernort bestimmt werden sowie u. a. Aussagen über die Struktur in chemischen Verbindungen getroffen werden. (Mößbauer-Spektroskopie)