Mössbauerův jev je proces, při kterém jádro vyzařuje nebo pohlcuje záření gama bez ztráty energie na jaderný zpětný ráz. Byl objeven německým fyzikem Rudolfem L. Mössbauerem v roce 1958 a ukázal se jako mimořádně užitečný pro základní výzkum ve fyzice a chemii. Využívá se například k přesnému měření malých energetických změn v jádrech, atomech a krystalech vyvolaných elektrickým, magnetickým nebo gravitačním polem. Při přechodu jádra z vyššího do nižšího energetického stavu, který je doprovázen emisí záření gama, dochází zpravidla k zpětnému rázu jádra, který odebírá energii emitovanému záření gama. Záření gama tak nemá dostatečnou energii k excitaci zkoumaného cílového jádra. Mössbauer však zjistil, že je možné mít přechody, při nichž je zpětný ráz pohlcen celým krystalem, v němž je vázáno emitující jádro. Za těchto okolností tvoří energie, která přechází do zpětného rázu, zanedbatelnou část energie přechodu. Proto emitované záření gama nese prakticky veškerou energii uvolněnou při jaderném přechodu. Paprsky gama tak mohou za podobných podmínek zanedbatelného zpětného rázu vyvolat zpětný přechod v cílovém jádře ze stejného materiálu jako zářič, ale v nižším energetickém stavu. Obecně jsou paprsky gama produkovány jadernými přechody z nestabilního vysokoenergetického stavu do stabilního nízkoenergetického stavu. Energie vyzářeného záření gama odpovídá energii jaderného přechodu po odečtení energie, která se ztratí zpětným rázem v emitujícím atomu. Pokud je ztracená energie zpětného rázu malá ve srovnání s energetickou šířkou čáry jaderného přechodu, pak energie záření gama stále odpovídá energii jaderného přechodu a záření gama může být pohlceno druhým atomem stejného typu jako první. Tato emise a následná absorpce se nazývá rezonanční fluorescence. Při absorpci se také ztrácí další energie zpětného rázu, takže aby došlo k rezonanci, musí být energie zpětného rázu ve skutečnosti menší než polovina šířky čáry pro příslušný jaderný přechod.
Množství energie v tělese zpětného rázu (ER) lze zjistit ze zachování hybnosti:
| P R | = | P γ | {\displaystyle |P_{\mathrm {R} }|=|P_{\mathrm {\gamma } }|\,}
kde PR je hybnost odražené látky a Pγ hybnost gama záření. Dosazením energie do rovnice získáme:
E R = E γ 2 2 M c 2 {\displaystyle E_{\mathrm {R} }={\frac {E_{\mathrm {\gamma }}. }^{2}}{2Mc^{2}}}}
kde ER (0,002 eV pro 57
Fe
) je energie ztracená zpětným rázem, Eγ je energie gama záření (14.4 keV pro 57
Fe
), M (56,9354 u pro 57
Fe
) je hmotnost emitujícího nebo absorbujícího tělesa a c je rychlost světla. V případě plynu jsou vysílajícím a pohlcujícím tělesem atomy, takže hmotnost je relativně malá, což má za následek velkou energii zpětného rázu, která brání rezonanci. (Všimněte si, že stejná rovnice platí pro ztráty energie zpětného rázu v rentgenovém záření, ale energie fotonu je mnohem menší, což vede k menším ztrátám energie, a proto lze pozorovat rezonanci v plynné fázi s rentgenovým zářením.)
V pevné látce jsou jádra vázána na mřížku a nedochází k zpětnému rázu stejným způsobem jako v plynu. Mřížka jako celek odskočí, ale energie odskoku je zanedbatelná, protože M ve výše uvedené rovnici je hmotnost celé mřížky. Energie při rozpadu však může být odebírána nebo dodávána vibracemi mřížky. Energie těchto vibrací se kvantifikuje v jednotkách známých jako fonony. K Mössbauerovu jevu dochází proto, že existuje konečná pravděpodobnost, že dojde k rozpadu, který nezahrnuje žádné fonony. Ve zlomku jaderných událostí (bezodrazový zlomek, daný Lambovým-Mössbauerovým faktorem) se tedy celý krystal chová jako odražené těleso a tyto události jsou v podstatě bezodrazové. V těchto případech, protože energie zpětného rázu je zanedbatelná, má emitované záření gama odpovídající energii a může dojít k rezonanci.
Všeobecně (v závislosti na poločasu rozpadu) má záření gama velmi úzkou šířku čáry. To znamená, že jsou velmi citlivé na malé změny energií jaderných přechodů. Ve skutečnosti lze záření gama použít jako sondu k pozorování účinků interakcí mezi jádrem a jeho elektrony a interakcí jeho sousedů. To je základem Mössbauerovy spektroskopie, která kombinuje Mössbauerův jev s Dopplerovým jevem pro sledování takových interakcí.
Zerofononové optické přechody, proces úzce analogický Mössbauerovu jevu, lze pozorovat v chromoforech vázaných na mřížku při nízkých teplotách.
.