Efek Mössbauer Membaca Lingkungan Atom lewat Resonansi Sinar Gamma

Efek Mössbauer adalah emisi dan penyerapan resonan sinar gamma oleh inti atom yang terikat di dalam padatan dengan kehilangan energi recoil yang sangat kecil. Peristiwa ini memungkinkan perubahan energi yang amat halus terlihat sebagai pola spektrum.

Pada atom bebas, pelepasan foton membuat inti bergerak berlawanan arah sehingga sebagian energi menjadi energi recoil. Di dalam kisi kristal, momentum dapat diterima oleh padatan secara keseluruhan; dalam sebagian kejadian, tidak ada fonon yang terbentuk dan energi foton tetap cocok untuk diserap inti lain.

Eksperimen biasanya mengubah kecepatan relatif sumber dan penyerap. Pergeseran Doppler yang sangat kecil menyapu energi sinar gamma melintasi kondisi resonansi, lalu detektor mencatat perubahan intensitas sebagai fungsi kecepatan.

Untuk besi-57, spektrum dapat memperlihatkan isomer shift, pemisahan kuadrupol, atau pemisahan magnetik. Pola-pola itu memberi informasi tentang kerapatan elektron di sekitar inti, gradien medan listrik, dan medan magnet lokal tanpa harus melihat atom secara langsung.

Spektrum pendamping berasal dari goetit, mineral oksihidroksida besi. Garis dan puncaknya bukan gambar bentuk mineral, melainkan hasil interaksi inti besi dengan lingkungan kimia dan magnetiknya.

Rudolf Mössbauer menerima separuh Hadiah Nobel Fisika 1961 atas riset mengenai penyerapan resonan radiasi gamma dan penemuan efek yang memakai namanya. Penghargaan itu menandai pentingnya metode bagi fisika inti dan kemudian bagi kimia padatan, mineralogi, serta ilmu material.

Teknik ini tidak berlaku sama mudahnya untuk setiap unsur dan isotop. Pemilihan transisi inti, suhu, bentuk sampel, kalibrasi kecepatan, serta keselamatan sumber radioaktif menentukan mutu pengukuran; interpretasi juga memerlukan model yang sesuai dengan bahan yang diuji.

Sumber: https://www.physics.utoronto.ca/apl/mos/mos.pdf ; https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1961/summary/

Catatan editorial: artikel evergreen ini merangkum materi laboratorium University of Toronto dan dokumentasi Nobel Fisika 1961. Bukan berita penemuan terbaru atau panduan mengoperasikan sumber radioaktif.

Dokumentasi foto: Spektrum Mössbauer mineral goetit, dibuat 22 Oktober 2007. Gambar data ilmiah, bukan foto instrumen.

Kredit foto: Lubenica / Wikimedia Commons.

Halaman foto: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mossbauer_spectrum_of_goethite.jpg

Lisensi foto: CC BY-SA 3.0 — https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0

Perubahan gambar: orientasi EXIF dinormalkan, dikonversi ke JPEG, diperkecil proporsional hingga sisi terpanjang 1.600 piksel, dan dikompresi; tidak ada perubahan isi.