Открытый Мёссбауэром в 1958 году эффект поглощения фотонов, не сопровождающийся изменением колебательной энергии ядер (т.е. эффект Мёссбауэра), можно использовать для измерения чрезвычайно малых изменений их частоты. За своё открытие Мёссбауэр в 1961 году был удостоен Нобелевской премии по физике.
Подобно атому в целом, ядро также имеет структуру дискретных энергетических уровней и может переходить с одного уровня на другой, поглощая или излучая фотоны. При поглощении или испускании фотонов одиночным ядром возникает эффект отдачи, и часть энергии переходит в кинетическую энергию ядра (энергию отдачи). Кроме того, разность энергий между возбуждённым состоянием ядра и его основным состоянием не является строго определённой величиной, а лежит в интервале $E_0\pm\Gamma$.
Для перехода ядра $^{57}\rm Fe$ из первого возбуждённого состояния в основное $E_0=2.31\times10^{-15}~Дж$, $\Gamma=3.2\cdot10^{-13}E_0$. Масса ядра $m_{\rm Fe}=9.5\cdot10^{-26}~кг$, постоянная Планка $h=6.6\cdot10^{-34}~Дж\cdotс$, скорость света в вакууме $c=3.00\cdot10^8~\fracмс$.
3 Если теперь учесть ненулевую ширину энергетического уровня возбуждённого состояния, может ли фотон, испускаемый при переходе покоящегося ядра $^{57}\rm Fe^*$ из первого возбуждённого состояния в основное, быть поглощён другим покоящимся ядром $^{57}\rm Fe$ в основном состоянии с последующим его переходом в первое возбуждённое $^{57}\rm Fe^*$ (это явление называется резонансным поглощением)? Поясните свой ответ.
Пусть теперь ядро $^{57}\rm Fe$ находится в кристалле, и потому эффект отдачи при переходе отсутствует. Рассмотрим два кристалла: первый неподвижен, и одно из его ядер $^{57}\rm Fe^*$ в первом возбуждённом состоянии излучает фотон, который поглощается ядром $^{57}\rm Fe$ в основном состоянии, находящимся во втором кристалле, движущемся с некоторой скоростью $V$.