В полностью или частично неупорядоченном твердом растворе атомы имеют неэквивалентное локальное окружение, и, следовательно, могут иметь различные сверхтонкие параметры. Если рассмотреть природу квадрупольного расщепления, то становится ясно, что P(Δ) отражает вероятность встретить то или иное искажение октаэдра. Квадрупольное расщепление есть результат взаимодействия дипольного момента заряда ядра и градиента электрического поля (ГЭП) на ядре. Если Fe²⁺ находится в поле лигандов идеальной кубической симметрии, то, несмотря на наличие собственного дипольного момента на ядре, квадрупольное расщепление отсутствует из-за отсутствия ГЭП. Действительно, при содержании железа в ферропериклазе менее 0,5 % (что можно рассматривать как бесконечно разбавленный раствор), квадрупольное расщепление практически отсутствует в мёссбауэровских спектрах. Появление заметного расщепления вызвано искажением координационного полиэдра, и его величина при относительно малых искажениях прямо пропорциональна степени искажения полиэдра. В соответствии с феноменологической теорией твердых растворов, расстояния в цепочке Mg-O-Fe в ферропериклазе должно делиться пропорционально межатомным расстояниям в чистых компонентах. Таким образом, искажение координационного полиэдра напрямую зависит от того, какие катионы расположены во второй координационной сфере.
В предположении линейной зависимости между числом соседей разного сорта вокруг центрального атома и величиной квадрупольного расщепления, были получены формулы для расчета параметра ближнего порядка σ из зависимости P(Δ) и приближенная формула для расчета σ из средней величины квадрупольного расщепления. В экспериментах при гидростатическом давлении до 12 ГПа были обнаружены неожиданные и необратимые изменения квадрупольного расщепления, которые были интерпретированы как значительное изменение в степени ближнего порядка. Парная корреляционная функция атомов Fe резко возрастает при повышении давления в пределах первых 2-3 ГПа, а затем медленно растет, оставаясь практически на постоянном уровне. При снятии давления мёссбауэровские спектры не возвращаются к своему начальному состоянию, то есть изменившееся относительное расположение катионов сохраняется и при нормальном давлении.
 

* * *

Хотя теория эффекта проста, здесь имеется ряд проблем, еще не получивших удовлетворительного объяснения. Для количественной проверки выводов теории, надо проводить измерения как на монокристаллических, так и на поликристаллических образцах. Последние бывают обычно текстурированы и не являются по этому идеально изотропными порошками. Кроме того, истинное значение эффекта может маскироваться поляризацией γ-квантов и релаксационными явлениями. Поэтому любой эксперимент требует очень тщательной подготовки и анализа данных.
С помощью экспериментального исследования атомов изучаются следующие вопросы физики атомных ядер: распределение заряда, мюонный изомерный сдвиг, поляризуемость ядра мезоном, влияние пространственного распределения намагниченности на сверхтонкое расщепление рентгеновского излучения мюона и на ядерное излучение. Обсуждается сверхтонкое электрическое квадрупольное расщепление мюонного рентгеновского излучения и возможность прецизионного модельно-независимого определения квадрупольного момента основного состояния ядра. Сравнение с другими методами использовано для рассмотрения универсальности электрон-нуклонного и мюон-нуклонного взаимодействия, проверки квантовой электродинамики, «калибровки» мёссбауэровского изомерного сдвига и квадрупольного расщепления в пионных атомах.
 

Для проведения спектроскопических исследований искусственных радиоактивных изотопов (их изготовление резко расширилось в связи с началом работы в стране ядерных реакторов) в Лаборатории ядерной спектроскопии института была развита современная на то время экспериментальная техника, разработаны новые методы измерений. Это позволило изучать схемы распада и свойства возбужденных состояний многих ядер. На созданном оригинальном спектрометре с высоким разрешением были выполнены измерения отношений коэффициентов внутренней конверсии. Была показана перспективность такого метода для определения гамма-излучения. За экспериментальные работы, посвященные обоснованию оболочечной структуры ядер, профессор В.С.Шпинель и руководимый им коллектив были удостоены премии первой степени. В.С.Шпинель также впервые наблюдал сдвиг линии, возбуждаемой в ядерной реакции, и предложил метод измерения времени жизни и короткоживущих состояний ядра по сдвигам, который широко используется и в настоящее время.