Mössbauer 효과

원자나 어떤 양자역학적 체계에서의 전이는 명확한 진동수를 가진 방사선을 방출하므로, 아주 정확한 시계로 사용할 수 있다. 오직 자연 선폭에 의하여만 제한을 받는다면, 원자전이를 이용한 원자시계에서 10-8정도의 정밀도를 얻을 수 있다. 그러나 앞에서 말한바와 같이 Doppler확장 때문에 정밀도는 10-6으로 줄어든다. 얼핏 생각하면 액체나 고체에서의 원자 전이를 이용하면 Doppler확장에 의한 영향을 제거할 수 있을 것 같지만, 이 때에는 인접 원자의 영향으로 야기되는 확장 효과가 문제가 된다. 그 다음으로는 핵 전이를 생각해 볼 수 있다. 같은 핵은 수명이 10-10s로서, 에너지가 약 100keV인 γ-선을 방출한다. 그렇지만 이 때에는 공교롭게도, 반동에 의한 스펙트럼 선의 이동이 생긴다. 방출되는 γ-선은 의 운동량을 가지므로, 핵도 같은 운동량으로 반동되어야 전체의 운동량이 보존된다. 반동에 의한 에너지는 이므로 방출되는 에너지도 이만큼 감소한다. 따라서 진동수의 변화는 다음과 같다. 이러한 에너지와 선폭을 갖는 방사선은, 재래식으로 아무리 정밀한 분광법을 사용해도 관측할 수 없다. 이 방사선에 아주 잘 “동조된”검출기를 이용하여야만 한다. 가장 좋은 방법은 흡수체로서 똑같은 물질, 즉 을 사용하는 것이다. 방사선이 방출되는 “공명”진동수에서 흡수효과는 매우 증강되겠으나, 여기에서도 반동에 의한 선의 이동이 있다. 그 크기는 정도이다. 그런데 선폭은 정도이고, 스펙트럼 선은 이보다 훨씬 많이 이동하였으므로, 이러한 방법으로는 “미세동조”를 할 수 없다. 다른 방법으로는 방사체를 반동속도로 움직이게 하여, 반동효과를 상쇄하게 하는 것이다. 그 속도는 이므로, 이다. 이것은 기술적으로 힘들지만 초고속 원심분리기를 이용하여 성취된 바 있다.