Mössbauerin efekti on prosessi, jossa ydin emittoi tai absorboi gammasäteilyä menettämättä energiaa ydinkärjen rekyyliin. Sen löysi saksalainen fyysikko Rudolf L. Mössbauer vuonna 1958 ja se on osoittautunut huomattavan hyödylliseksi fysiikan ja kemian perustutkimuksessa. Sitä on käytetty esimerkiksi mittaamaan tarkasti sähkö-, magneetti- tai gravitaatiokenttien aiheuttamia pieniä energiamuutoksia ytimissä, atomeissa ja kiteissä. Ytimen siirtyessä korkeammasta energiatilasta matalampaan energiatilaan, johon liittyy gammasäteilyn emissio, emissio aiheuttaa yleensä ytimen rekyyliä, joka vie energiaa emittoituneista gammasäteistä. Näin ollen gammasäteillä ei ole riittävästi energiaa tutkittavan kohdeytimen herättämiseksi. Mössbauer havaitsi kuitenkin, että on mahdollista saada aikaan siirtymiä, joissa rekyyli absorboituu koko kiteeseen, johon emittoiva ydin on sitoutunut. Tällöin rekyyliin menevä energia on häviävän pieni osa siirtymän energiasta. Näin ollen emittoituvat gammasäteet kuljettavat käytännössä kaiken ytimen siirtymässä vapautuneen energian. Gammasäteet pystyvät näin ollen aiheuttamaan käänteisen siirtymän samanlaisissa olosuhteissa, joissa rekyyli on häviävän pieni, kohdeytimessä, joka on samaa ainetta kuin säteilijä mutta matalammassa energiatilassa. Yleisesti ottaen gammasäteilyä syntyy ytimen siirtyessä epävakaasta korkean energian tilasta vakaaseen matalan energian tilaan. Emittoituneen gammasäteilyn energia vastaa ytimen siirtymän energiaa vähennettynä energiamäärällä, joka häviää takaisiniskuna emittoivaan atomiin. Jos menetetty rekyylienergia on pieni verrattuna ydinvaiheen siirtymän energialinjan leveyteen, gammasäteilyn energia vastaa edelleen ydinvaiheen siirtymän energiaa, ja gammasäteilyn voi absorboida toinen atomi, joka on samaa tyyppiä kuin ensimmäinen atomi. Tätä emissiota ja sitä seuraavaa absorptiota kutsutaan resonanssifluoresenssiksi. Absorptiossa menetetään myös ylimääräistä rekyylienergiaa, joten jotta resonanssi tapahtuisi, rekyylienergian on itse asiassa oltava pienempi kuin puolet vastaavan ydinsiirtymän viivanleveydestä.
Rekyylienergian (ER) energiamäärä palautuvassa kappaleessa (ER) voidaan löytää impulssin säilymisen perusteella:
| P R | = | P γ | {\displaystyle |P_{\mathrm {R} }|=|P_{\mathrm {\gamma} } }|\,}
joissa PR on rekoilevan aineen impulssi ja Pγ gammasäteen impulssi. Korvaamalla energia yhtälöön saadaan:
E R = E γ 2 2 M c 2 {\displaystyle E_{\mathrm {R} }={\frac {E_{\mathrm {\gamma } }^{2}}{2Mc^{2}}}}
joissa ER (0.002 eV 57
Fe
:lle) on rekyylienergiana menetetty energia, Eγ on gammasäteilyn energia (14.4 keV 57
Fe
:lle), M (56,9354 u 57
Fe
:lle) on lähettävän tai absorboivan kappaleen massa ja c on valon nopeus. Kaasun tapauksessa säteilevät ja absorboivat kappaleet ovat atomeja, joten massa on suhteellisen pieni, mikä johtaa suureen rekyylienergiaan, joka estää resonanssin. (Huomaa, että sama yhtälö pätee myös röntgensäteilyn rekyylienergiahäviöihin, mutta fotonien energia on paljon pienempi, mikä johtaa pienempään energiahäviöön, minkä vuoksi kaasufaasin resonanssia voidaan havaita röntgensäteilyn avulla.)
Fysikaalisessa aineessa ytimet ovat sidottuja ristikkoon eivätkä rekyyliä tapahdu samalla tavalla kuin kaasussa. Koko ristikko rekoilaa, mutta rekoiluenergia on mitättömän pieni, koska yllä olevassa yhtälössä oleva M on koko ristikon massa. Hajoamisen energiaa voidaan kuitenkin ottaa tai syöttää ristikon värähtelyistä. Näiden värähtelyjen energia kvantifioidaan yksikköinä, joita kutsutaan fononeiksi. Mössbauerin ilmiö syntyy, koska on olemassa äärellinen todennäköisyys, että tapahtuu hajoaminen, jossa ei esiinny fononeja. Näin ollen osassa ydintapahtumista (Lamb-Mössbauerin kertoimen antama rekyylivapaa osuus) koko kide toimii rekyyliä aiheuttavana kappaleena, ja nämä tapahtumat ovat olennaisesti rekyylivapaita. Näissä tapauksissa, koska rekyylienergia on häviävän pieni, emittoituvilla gammasäteillä on sopiva energia ja resonanssi voi tapahtua.
Yleisesti (riippuen hajoamisen puoliintumisajasta) gammasäteillä on hyvin kapeat viivanleveydet. Tämä tarkoittaa, että ne ovat hyvin herkkiä pienille muutoksille ydinsiirtymien energioissa. Itse asiassa gammasäteitä voidaan käyttää koettimena havainnoimaan ytimen ja sen elektronien sekä sen naapureiden välisten vuorovaikutusten vaikutuksia. Tähän perustuu Mössbauer-spektroskopia, jossa yhdistetään Mössbauer-ilmiö ja Doppler-ilmiö tällaisten vuorovaikutusten seuraamiseksi.
Zerofononien optisia siirtymiä, Mössbauer-ilmiötä läheisesti vastaava prosessi, voidaan havaita ristikkosidoksissa olevissa kromoforeissa alhaisissa lämpötiloissa.