【摘要】 目前已知的约2000种核素中，绝大部分是不稳定的，它们会自发地放出某种粒子而转变为另一种核素。

目前已知的约2000种核素中，绝大部分是不稳定的，它们会自发地放出某种粒子而转变为另一种核素。这就是原子核的放射衰变。穆斯堡尔效应研究的是放射性原子核衰变过程中释放出的γ射线。

处于激发态的原子核是不稳定的，它要自发地放出能量、跃迁到能量较低的能态，并最后到达基态，而核的成分不变。这种现象就是原子核的γ跃迁或γ衰变。γ射线不带电，它是比伦琴射线波长更短的电磁波，具有很强的穿透能力。它包括三种形式，即放出γ射线的γ辐射、发射轨道电子的内转换和发射一对正负电子的电子对内转换。

当入射光子的能量正好等于原子的某两个能级的差值时，吸收几率大为增加，吸收光谱呈现尖锐的吸收峰。这种现象称为共振吸收，如图1所示。在原子体系内，光子的共振吸收早已从实验上观察到。原子核的能级也是分立的，在1953年，γ光子的共振吸收才被观察到。

 

图1 发射γ光子的核反冲示意图

 

由于原子核在发射或吸收γ射线时要受到反冲的影响，因而损失了部分能量。当原子核发出γ光子时，自身将受到反冲作用，跃迁的一部分能量传给了反冲的原子核，γ射线的能量会有所减少。若跃迁的能级间隔为ΔE=Ei-Ej，则根据跃迁前后能量和动量守恒规律可以得到衰变中发射出γ光子的能量为Eγe=ΔE-ER=ΔE- (ΔE)2/ 2MRc2，其中ER表示反冲原子核的能量，MR表示反冲核的质量。从中可以看出，Eγe比ΔE少了 (ΔE)2/ 2MRc2。

 

[1]刘寄浙. 穆斯堡尔效应原理及其应用[J]. 科学通报, 1980, 25(10):441-442.

[2]赵旭光. 穆斯堡尔效应原理及其应用[J]. 现代物理知识, 2006, 18(4):3.

[3]张宝峰. 穆斯堡尔谱学.