一番素敵だった日

固体中にある原子核が、反跳効果なくγ（ガンマ）線を放出または吸収する現象をさす。1958年にドイツのメスバウアーによって発見された。

一般に原子核がγ線を放出して励起状態から基底状態に遷移するとき、原子核がγ線の運動量だけ反跳されるので、放出されるγ線のエネルギーは反跳のないときのエネルギーE0と比較してE02/2Mc2（Ｍは原子核の質量、ｃは光速）だけ小さくなる。

またそのγ線を同じ原子核に吸収させるときも、原子核が反跳するために、吸収されるγ線のエネルギーはE02/2Mc2だけ小さくなる。

したがって、同種の原子核から放出されたγ線を用いても、共鳴吸収はおこらない。

ところが、この原子核が固体の中にあり、原子間の結合力が反跳のエネルギーに比べて大きい場合は、γ線の放出・吸収の際に、固体全体が反跳され、反跳エネルギーは著しく小さくなるので、原子核は事実上非反跳状態になり、したがってγ線の共鳴吸収がおこることになる。

このような非反跳状態でのγ線分光をメスバウアー効果とよぶ。

メスバウアー効果が観測されるためには、励起エネルギーE0が小さく、その励起状態の寿命が十分長くて線幅が狭いことが要求される。

この条件にいちばん適した原子核は57Fe119Snと153Euで、これらを用いた研究がいちばん多い。メスバウアー効果の与える情報には、〔１〕アイソマーシフト、〔２〕四重極相互作用、〔３〕内部磁場の3種がある。アイソマーシフトは吸収体の励起エネルギーがわずか放射体のそれと異なる現象である。

これは励起状態での核の大きさが基底状態と異なるため、励起エネルギーが核とそれを取り巻く電子との相互作用に依存するようになるからである。

したがって、このアイソマーシフトから、原子核の位置での電子状態を知ることができる。

このアイソマーシフトは、原子の価数を知るにはきわめて有力な武器である。

四重極相互作用は、原子核の四重極モーメントＱと、原子核の位置での電場勾配（こうばい）ｑの積qQと、核スピンと電場勾配の主軸のなす角に依存する量である。

この相互作用から核スピンすなわち電子の磁気モーメントの方向についての情報が得られる。

また電場勾配は電子の軌道状態を直接反映するので、軌道状態についての貴重な情報を与える。

update:2009年08月22日