Мёссбауэра эффект, резонансное поглощение γ–квантов атомными ядрами, наблюдаемое, когда источник и поглотитель γ–излучения – твёрдые тела, а энергия γ–квантов невелика (~ 150 КэВ). Иногда эффект Мёссбауэра называется резонансным поглощением без отдачи, или ядерным гамма–резонансом.
При облучении вещества γ–квантами наряду с обычными процессами взаимодействия возможно резонансное поглощение γ–квантов ядрами, при котором γ–квант исчезает, а ядро возбуждается, то есть переходит в состояние с большей внутренней энергией. Это явление аналогично резонансному поглощению световых квантов (фотонов) атомами. Необходимое условие резонансного поглощения состоит в том, чтобы энергия, которую квант расходует на возбуждение ядра, равнялась бы в точности энергии квантового перехода, то есть разности внутренних энергий ядра в возбуждённом и основном состояниях. На первый взгляд это условие автоматически удовлетворяется, когда излучающие и поглощающие ядра одинаковы. Однако γ–квант с энергией E обладает импульсом p = E/с (где с – скорость света), и по закону сохранения импульса при излучении или поглощении кванта ядром последнее испытывает отдачу. Излучающее ядро массы М, получив импульс приобретает кинетическую энергию ΔE = р²/2М = E²/2Мс². Часть энергии γ–перехода трансформируется в кинетическую энергию ядра и энергия испущенного кванта меньше полной энергии γ–перехода на величину ΔE. Такая же энергия ΔE передаётся свободному (покоящемуся) ядру и в процессе поглощения. Поэтому для достижения резонанса падающий на ядро γ–квант должен иметь энергию на величину ΔE большую, чем энергия перехода. В результате линии испускания и поглощения оказываются смещенными друг относительно друга на величину 2ΔE = E²/Мс².
Величина ΔE составляет весьма небольшую долю от энергии перехода E, однако ΔE всегда значительно превосходит ширину линии излучения. Поэтому линии испускания и поглощения почти не перекрываются и вероятность резонансного поглощения γ–квантов чрезвычайно мала. Например, для γ–излучения 14,4 КэВ (ядра ⁵⁷Fe) ΔE = 2∙10^–3 эВ, тогда как естественная ширина линии G=4,6∙10^–9 эВ.
Обычно ядра входят в состав твёрдых тел или жидкостей, то есть не являются свободными, однако в большинстве случаев потеря энергии ΔE из–за отдачи практически не отличается от рассмотренного выше случая свободных и неподвижных ядер. Кроме того, ширины линий γ–излучения обычно существенно превосходят естественные ширины G вследствие доплеровского уширения, возникающего при тепловом движении атомов. Однако при комнатной температуре перекрытие линий испускания и поглощения остаётся всё же незначительным. При наблюдении резонансного поглощения света атомами аналогичная трудность, как правило, не возникает: из–за малой энергии фотона энергия отдачи мала и смещения линий испускания и поглощения незначительны. Чтобы сделать резонансное поглощение γ–квантов наблюдаемым, приходится искусственно увеличивать перекрытие линий испускания и поглощения. Для этого используют сдвиг линий за счёт эффекта Доплера, при встречном движении излучающего и поглощающего ядер. В осуществленных экспериментах необходимая скорость движения (сотни м/сек) сообщалась одним из трёх способов: путём механического перемещения источника или поглотителя; за счёт отдачи, испытываемой ядром, если излучению γ–кванта предшествует α– или β–распад; за счёт нагревания источника и поглотителя до высокой температуры.
В 1958 Р. Мёссбауэр обнаружил, что для ядер, входящих в состав твёрдых тел, при малых энергиях g–переходов может происходить испускание и поглощение γ–квантов без потери энергии на отдачу. В спектрах испускания и поглощения наблюдаются несмещенные линии с энергией, в точности равной энергии γ–перехода, причём ширины этих линий равны (или весьма близки) естественной ширине G. В этом случае линии испускания и поглощения перекрываются, что позволяет наблюдать резонансное поглощение γ–квантов.

Метод ядерного гамма–резонанса используется в физическом материаловедении, химии, минералогии и биологии (например, при анализе свойств Fe–содержащих групп в белках). Эффект поглощения излучения усиливают путём обогащения образца мёссбауэровскими изотопами, повышая, например, содержание ⁵⁷Fe в пище подопытных животных. Одним из впечатляющих применений метода стал эксперимент Паунда и Ребки, которые в 1960 г. измерили в лабораторных условиях гравитационное смещение гамма–квантов, предсказываемое общей теорией относительности.
В минералогии эффект Мёссбаура применяется главным образом для определения структурного положения ионов Fe и определения степени окисления железа.

Эксперимент на основе эффекта Мёссбауэра стал одним из доказательств правильности общей теории относительности.

Один из наиболее значимых результатов, полученных благодаря применению эффекта Мёссбауэра, состоял в подтверждении эйнштейновского принципа эквивалентности. Согласно этому принципу, лежащему в основе общей теории относительности, физические явления в поле тяготения неотличимы от явлений, наблюдаемых в неинерциальных (движущихся с ускорением) системах отсчета. В частности, поведение тел на Земле не изменится, если вместо ускорения силы тяжести появится ускорение, направленное вверх и равное 9,8 м/с² (ускорение свободного падения). Предположим, что квант света движется сверху вниз с высоты h над уровнем Земли. Он пройдет это расстояние за время h/c. Если бы все это время Земля двигалась вверх с ускорением g, то скорость кванта составила бы gh/c, и наблюдатель, находящийся на Земле, зарегистрировал бы доплеровское смещение длины волны света в сторону более коротких волн . Согласно принципу эквивалентности, точно такое же смещение должно наблюдаться и в поле тяготения Земли. В эксперименте, поставленном в 1960 в Гарварде Р.Паундом и Г.Ребкой, было зарегистрировано смещение 5х10^–15 от энергии g-кванта, испускаемого источником. Полученный результат совпадал с вычисленным теоретически с точностью до погрешности эксперимента, составлявшей 4%.

Наличие в окрестности ядра магнитного поля приводит к расщеплению энергетических уровней ядра (эффект Зеемана) и как следствие – к расщеплению линий в спектре Мёссбауэра. Измеряя величину расщепления, можно определить магнитное поле. Для ядер Fe⁵⁷ в металлическом железе получено значение напряженности поля 333 кэВ (26,5х10⁶ А/м) при 77 К, причем направление поля противоположно направлению намагниченности образца. Причина, по которой локальное поле имеет столь большие отрицательное значение, пока не найдена

С помощью эффекта Мёссбауэра по сдвигу линий в спектре можно определить неоднородности электрических полей вблизи ядер, обусловленные влиянием кристаллической решетки.
Эффект Мёссбауэра позволяет измерить магнитный момент ядра, находящегося в возбужденном состоянии, если известен его момент в основном состоянии. Такие данные необходимы для проверки теоретических моделей поведения возбужденных ядер.

Эксперимент Паунда и Ребке заключался в следующем: источник гамма-лучей (частота 2,2*10 ¹⁹ сек ^-1) помещали на высоту 22 м, а приёмник размещали внизу, и фиксировали относительное изменение частоты равное 2,4*10 ^-15.
Расчёт для проверки результатов эксперимента Паунда и Ребке по эфирной гипотезе выполнен по следующему алгоритму:
1. Определяем время, за которое луч от источника гамма-лучей пройдет путь 22м вертикально вниз, которое равно 7,33864*10 ^-8 сек, то есть (22 / (299772000 + 11180)); где 299772000 — скорость света (м/сек); 11180 — скорость потока эфира Земли (м/сек).
2. Определяем приращение скорости луча за счёт скорости потока эфира на участке 22м, которое равно 7,1992*10 ^-7 м/сек , т.е. (7,33864*10 ^-8 * 9,81), где: 9,81 — ускорение свободного падения, т.е. ускорение потока эфира (м/сек ²).
3. Определяем красное смещение Земли, которое равно 2,4016*10 ^-15 , то есть (7,1992*10 ^-7 / 299772000).

Если бы ядерные взаимодействия не обладали пространственной симметрией, то наблюдалась бы асимметрия в мёссбауэровском спектре при зеемановском расщеплении уровней в случае испускания g-квантов параллельно и антипараллельно магнитному полю. Отсутствие такой асимметрии свидетельствует о том, что ядерные взаимодействия в высшей степени симметричны.