Wie ich erst heute in Natur gelesen habe, ist der deutsche Physik-Nobelpreisträger Rudolf Mößbauer Mitte September gestorben. Mößbauer hat im Alter von nur 32 Jahren den Nobelpreis 1961 für die Entdeckung des nach ihm benannten Mößbauer-Effektes erhalten.

Den Effekt hat er in seiner Dissertation von 1957 beobachtet, bei der er die Emission von Gammastrahlen aus Iridium-191 beobachtete. Gammastrahlen stammen aus Prozessen im Atomkern, wenn der angeregte Kern sich wieder in einen niedrigeren Energiezustand begibt und die Energiedifferenz als Photon hoher Energie, eben als Gammaphoton, abgibt.
Allerdings wird bei dieser Aussendung auch ein Teil der Energie in einen Rückstoß an das Atom selbst gehen, gerade so wie eine Pistole nach oben ausschlägt, wenn man sie abfeuert.
Die Folge ist, dass das Photon eine leicht geringere Energie hat als die Energiedifferenz. In Konsequenz heißt das auch, dass es nicht von einem anderen gleichen Atom absorbiert werden kann, da es zu wenig Energie hat für den Übergang und zusätzlich noch die zusätzliche Energie mitbringen müsste um den Rückstoß an das absorbierende Atom abzugeben.

Mößbauer hat aber festgestellt, dass Atome die in ein Gitter eingebaut sind, also in einem Festkörper-Kristall sitzen; statt an ein einzelnes Atom an das ganze Gitter rückstoßen, und da das solch eine gewaltige Masse ist folgt aus der Impulserhaltung dass der Rückstoß vernachlässigbar klein ist. Ein anderes Atom in einem Kristallgitter kann resonant das Gammaphoton wieder einfangen. Das ist der Mößbauer-Effekt. Es gibt noch eine weitere Möglichkeit, dass die ausgesandten Photonen Schockwellen (Phononen) im Kristall auslösen. Ein gewiss Anteil an Prozessen, der durch den Lamb-Mößbauer-Faktor angegeben wird, erfolgt aber ohne dies.

Nutzen kann man ihn z.B. um nachzuweisen, dass Photonen im Gravitationsfeld der Erde durch die Folgen der Allgemeinen Relativitätstheorie ihre Wellenlänge ändern, wenn sie vom Erdboden anch oben ausgesandt werden. Nach dem Mößbauer-Effekt müssten sie resonant oben wieder eingesammelt werden können – da sie aber durch die Gravitationsrotverschiebung ihre Wellenlänge verändert haben werden sie es nicht.

Da Gammastrahlen aus rückstoßfreier Emission besonders feine Spektrallinien haben, kann man Mößbauerspektroskopie einsetzen, um selbst kleinste Veränderungen in der Umgebung eines Atoms zu vermessen. Damit kann man z.B. die Hyperfeinstrukturen auflösen, die dadurch entstehen dass der Atomkern magnetisch auf mehrere Arten mit den Elektronenbahnen koppeln kann, jeweils mit leicht unterschiedlichen Energien. Gerade zur Untersuchung chemischer Bindungen ist diese Methode interessant.

Bleibt noch zu bemerken, dass der Mößbauer-Effekt eine der letzten großen Entdeckungen der Physik war, die auf deutsch publiziert wurde (gottseidank). Und dass Mößbauer nach Pasadena ging, aber schon bald von Bayern zurückgeholt wurde, aber nur auf Kosten eines Physikgebäude-Neubaus und 10 Professorenstellen. Sowas wäre heute wahrscheinlich nur für Fußballer denkbar…

Mehr zum Mensch Mößbauer im Nachruf im Tagesspiegel.



Kommentare (9)

  1. #1 rolak
    10/20/2011

    <OT>

    Pistole nach oben ausschlägt

    Das liegt an der Hebelwirkung bzw dem auftretenden Drehmoment in den üblichen Schießpositionen bei Kurzwaffen.
    Wohin der direkte Rückstoß gerichtet ist, sagt schon der Name, wird nachhaltig demonstriert bei schlecht ausgeführter Schulterabstützung großkalibriger Langwaffen 😉 und wurde wohl auch in keiner Weise in Frage gestellt.
    </OT>

    Bei den mir mehr oder weniger bekannten mehr oder weniger Bekannten gibt es leider in letzter Zeit eine viel zu hohe Sterberate…

  2. #2 Frank Wappler
    10/20/2011

    Jörg Rings schrieb (20.10.11 · 10:30 Uhr):
    > […] wenn der angeregte Kern sich wieder in einen niedrigeren Energiezustand begibt und die Energiedifferenz als Photon hoher Energie, eben als Gammaphoton, abgibt. Allerdings wird bei dieser Aussendung auch ein Teil der Energie in einen Rückstoß an das Atom selbst gehen […] Die Folge ist, dass das Photon eine leicht geringere Energie hat als die Energiedifferenz.

    > In Konsequenz heißt das auch, dass es nicht von einem anderen gleichen Atom absorbiert werden kann, da es zu wenig Energie hat für den Übergang und zusätzlich noch die zusätzliche Energie mitbringen müsste um den Rückstoß an das absorbierende Atom abzugeben.

    Das gilt insbesondere, falls diese beiden betrachteten gleichen Atome anfänglich zueinander ruhten, und ausdrücklich nicht in einem “Festkörper-Kristall-Gitter eingebaut” waren und blieben.

    > Mößbauer hat aber festgestellt, dass Atome die in ein Gitter eingebaut sind, also in einem Festkörper-Kristall sitzen; statt an ein einzelnes Atom an das ganze Gitter rückstoßen, und da das solch eine gewaltige Masse ist folgt aus der Impulserhaltung dass der Rückstoß vernachlässigbar klein ist. Ein anderes Atom in einem Kristallgitter kann resonant das Gammaphoton wieder einfangen.

    Richtig — sofern diese beiden betrachteten Atome dabei ansonsten hinreichend gleich waren und blieben; und vorausgesetzt geeignete geometrische bzw. kinematische Beziehungen zwischen Emitter- und Absorberkristall (z.B., dass diese zueinander ruhten).

    > […] Da Gammastrahlen aus rückstoßfreier Emission besonders feine Spektrallinien haben, kann man Mößbauerspektroskopie einsetzen, um selbst kleinste Veränderungen in der Umgebung eines Atoms zu vermessen.

    … bzw. um Gleichheit nachzuweisen oder eventuelle Unterschiede zu vermessen, zwischen dem emittierenden Atom (einschl. seiner “Umgebung“) und den Atomen im Absorberkristall (einschl. ihrer “Umgebung(en)“).

    Und natürlich nur im Zusammenhang mit Messungen der geometrischen bzw. kinematischen Beziehungen zwischen Emitter- und Absorberkristall.

    > […] um nachzuweisen, dass Photonen im Gravitationsfeld der Erde durch die Folgen der Allgemeinen Relativitätstheorie ihre Wellenlänge ändern, wenn sie vom Erdboden [nach] oben ausgesandt werden.

    Eher: um, wie oben bereits genannt, Gleichheit der Emitter- und Absorberatome (einschl. ihrer jeweiligen “Umgebungen“) nachzuweisen, bzw. eventuelle Unterschiede oder Veränderungen zu vermessen;
    und zwar insbesondere auch dann, falls die Region, in der sich Emitter- und Absorberkristall befanden, ausdrücklich nicht flach war und die geometrischen bzw. kinematischen Beziehungen zwischen Emitter- und Absorberkristall ausdrücklich in Anwendung der ART gemessen wurden.

  3. #3 Bullet
    10/20/2011

    Ganz schön viele Zeilen, Herr Wappler. Wofür jetzt?

  4. #4 Frank Wappler
    10/20/2011

    Bullet schrieb (20.10.11 · 13:58 Uhr):
    > Ganz schön viele Zeilen, Herr Wappler. Wofür jetzt?

    Erstens um zu würdigen, und durch Zitate zu belegen, dass Jörg Rings offenbar weiß, was in diesem Zusammenhang im Wesentlichen Versuch für Versuch gemessen werden kann und sollte; nämlich bestimmte Atome (einschl. ihrer jeweiligen “Umgebung“) miteinander zu vergleichen, während sie in verschiedene Kristalle eingebunden waren.
    (Hier hinsichtlich der Energiedifferenzen zwischen verschiedenen Zuständen insbesondere ihrer Kerne.)

    Und zweitens um darauf hinzuweisen, dass diese wesentliche Messaufgabe nicht hinfällig wird, falls sich diese verschiedenen Kristalle dabei in einer insgesamt gekrümmten Region befinden sollten.

  5. #5 Bullet
    10/20/2011

    Wenns witzig wär, würd ich sogar lachen.

    Und zweitens um darauf hinzuweisen […]

    Wen denn? Deinen Krempel liest doch eh keiner, wenn du nicht in der Lage bist, kurze, aufs Wesentliche reduzierte Sätze niederzutippen. Wie hier wieder gesehen.

  6. #6 Jörg
    10/20/2011

    Mir krümmen sich auch gerade einige Regionen…

  7. #7 Niels
    10/21/2011

    @Jörg
    Du hast die Relativitätstheorie erwähnt.
    Darauf schlägt Wapplers Suchmaschine an und er setzt zwangsläufig nen Haufen drunter.

  8. #8 Frank Wappler
    10/26/2011

    Bullet schrieb (20.10.11 · 17:55 Uhr):
    > [hinzuweisen, dass diese wesentliche Messaufgabe nicht hinfällig wird, falls sich diese verschiedenen Kristalle dabei in einer insgesamt gekrümmten Region befinden sollten.] Wen denn?

    Besonders diejenigen, die meinen, man könne messen, ob die jeweilige Messungmethodik “richtig” oder “falsch” sei.

  9. #9 Bullet
    10/26/2011

    Weia. Jetzt macht er schon Haufen auf Haufen. Hoffentlich häuft sich das nicht.