تأثير موسباورتأثير
في عام 1958، عمل طالب الدكتوراه من هايدلبرغ، رودولف موسباور، مع نظير الإريديوم-191. كان من المتوقع أنه عند التبريد، سينخفض الامتصاص الرنيني لأشعة غاما بسبب تضييق دوبلر. لكن التجربة أظهرت العكس: عند التجميد، زاد الامتصاص بشكل حاد! أدرك موسباور أنه في الشبكة البلورية، يمكن للنواة إصدار كم غاما دون ارتداد - فالزخم لا تتحمله نواة واحدة، بل البلورة بأكملها كوحدة واحدة. أتاح هذا الحصول على إشعاع غاما بدرجة أحادية لونية استثنائية. على سبيل المثال، بالنسبة للحديد-57، يبلغ العرض الطبيعي للخط حوالي 10⁻⁹ إلكترون فولت فقط عند طاقة 14.4 كيلو إلكترون فولت - أي أن العرض النسبي حوالي 10⁻¹³. لا تصل أي طريقة طيفية أخرى إلى مثل هذه الدقة.
كيف يعمل
لملاحظة التأثير، يتم تبريد العينات (المصدر والماص) لتثبيط الاهتزازات الحرارية. ثم يحرك المصدر ببطء بالنسبة للماص: يغير انزياح دوبلر طاقة الفوتونات قليلاً. من خلال قياس السرعات التي يبلغ عندها الامتصاص ذروته، يمكن استعادة البنية فائقة الدقة لمستويات النواة - وهي معلومات عن البيئة الكيميائية والحقول الداخلية. تُستخدم الطريقة في علم المواد والكيمياء والأحياء (مثل دراسة البروتينات المحتوية على الهيم) وحتى في علم الآثار.
💡 في عام 1960، أجرى روبرت باوند وجلين ريبكا تجربتهما الشهيرة في برج جامعة هارفارد: قاما بقياس الانزياح الأحمر التجاذبي لأشعة غاما باستخدام تأثير موسباور. كان انزياح الطاقة الناتج عن فارق ارتفاع قدره 22.5 مترًا لا يتجاوز 5×10⁻¹⁵ من الطاقة الأصلية، ولكن تم تسجيله بخطأ أقل من 1% - تأكيد رائع للنسبية العامة.
E_r = \frac{E_\gamma^2}{2 M c^2}
E_r — طاقة الارتداد (جول)؛ E_γ — طاقة كم غاما المنبعث (جول)؛ M — كتلة النواة (كغم)؛ c — سرعة الضوء في الفراغ (c ≈ 3×10⁸ م/ث).