Effetto Mössbauer nelle trasizioni nucleari: una panoramica dettagliata
L’effetto Mössbauer, nota tecnica di spettroscopia gamma ad alta risoluzione, studia transizioni tra due livelli energetici nucleari. Tale scoperta è attribuita a Rudolf Ludwig Mössbauer, fisico tedesco che diede il suo nome all’effetto.
Quando un sistema atomico o nucleare di massa M attraversa una transizione da un livello energetico all’altro per mezzo dell’emissione di radiazione gamma con energia Eγ, il principio di conservazione della quantità di moto richiede che il nucleo o l’atomo si sposti in direzione opposta alla radiazione. Questo movimento genera energia cinetica di rinculo, denotata come R.
Inoltre, l’ampiezza dello stato eccitato nucleare, indicata come B, influenza la larghezza della riga della radiazione emessa. La relazione tra l’energia del nucleo eccitato e l’energia di rinculo determina la possibilità di risonanza di fluorescenza.
La riga di emissione e quella di assorbimento della radiazione gamma sono centrate a una distanza di 2R, influenzate anche dall’allocazione Doppler.
È importante sottolineare che l’effetto Doppler, derivante dal movimento termico degli atomi, comporta un allargamento delle bande di emissione e assorbimento.
La scoperta di Mössbauer nel 1958 dimostrò che in un cristallo a bassa temperatura una frazione significativa di raggi gamma emessi non presentava l’allargamento dovuto all’effetto Doppler né alcun cambiamento dovuto al rinculo. Questo risultato portò alla scoperta dei raggi gamma senza rinculo da parte di un nucleo simile intrappolato in una matrice cristallina solida a bassa temperatura, noto come l’effetto Mössbauer. Tale scoperta portò alla cattura di risonanza dei raggi gamma, in cui la riga di emissione e quella di assorbimento della radiazione gamma condividevano la stessa energia.
Gli spettri Mössbauer rappresentano i fotoni che oltrepassano l’assorbitore in funzione della velocità relativa sorgente-assorbente, offrendo un’importante panoramica sulle trasizioni nucleari.