Мёссба́уэровская спектроскопи́я (гамма-резонансная спектроскопия), совокупность методов исследования физических и химических свойств твёрдых тел и вязких жидкостей, основанных на эффекте Мёссбауэра. В этих методах проводятся измерения энергетических спектров поглощения (пропускания), рассеяния и эмиссии резонансных $γ$-квантов, соответствующих заданному переходу ядер исследуемого образца из возбуждённого в основное состояние.

Источником резонансных $γ$-квантов обычно являются радиоактивные ядра с большим периодом полураспада, введённые в твердотельную матрицу. Рис. 1. Схема мёссбауэровского спектрометра.Рис. 1. Схема мёссбауэровского спектрометра.Измерения проводятся на мёссбауэровском спектрометре (рис. 1), где реализуется движение источника (или поглотителя) $γ$-квантов с переменной скоростью $v$. В результате за счёт эффекта Доплера энергия $γ$-кванта изменяется на величину $ΔE=E_0v/c$ ($E_0$ – энергия резонансного перехода, $c$ – скорость света). Мёссбауэровский спектр представляет собой зависимость числа регистрируемых детектором $γ$-квантов (прошедших через образец или рассеянных им) от скорости $v$. В экспериментах по рассеянию $γ$-квантов можно регистрировать также характеристическое рентгеновское излучение, конверсионные и оже-электроны, сопутствующие процессу резонансного рассеяния; источником $γ$-квантов может служить синхротронное излучение. Энергетическое разрешение спектра определяется естественной шириной $Γ$ линии $γ$-перехода. Сдвиг линии испускания или поглощения на величину $Γ$ для большинства используемых изотопов соответствует скоростям $v=0,1–10 мм/с$.

Форма мёссбауэровских спектров зависит как от характеристик самих ядер, так и от характера взаимодействия этих ядер с внутренними электрическим и магнитным полями, величина которых определяется свойствами исследуемого материала. Наиболее важными являются следующие типы взаимодействия: ядра с электростатическим полем окружающих его электронов (приводит к химическому сдвигу линии поглощения на величину $δ$, если источник и поглотитель не тождественны, рис. 2, а); квадрупольного момента ядра $Q$ с градиентом $V$ электрического поля на ядре (приводит к расщеплению ядерных уровней на величину $ε$, пропорциональную $QV$, рис. 2, б); магнитного момента ядра с внутренним магнитным полем на ядре напряжённостью $H_{\text{hf}}$ (приводит к расщеплению ядерных уровней в основном и возбуждённом состояниях с величинами расщепления $Δ_e$ и $Δ_g$, пропорциональными $H_{\text{hf}}$, рис. 2, в; см. Эффект Зеемана). Рис. 2. Схема расщепления энергетических уровней ядра ⁵⁷Fe.Рис. 2. Схема расщепления энергетических уровней ядра ⁵⁷Fe.В реальных материалах ядра могут находиться в разном структурном окружении (т. е. в разных внутренних полях), и мёссбауэровские спектры представляют собой сложную суперпозицию типичных спектров, изображённых на рис. 2. Величины этих полей чрезвычайно чувствительны к особенностям строения каждого материала, поэтому детальный анализ экспериментальных мёссбауэровских спектров обеспечивает получение уникальной информации о свойствах материала, содержащего изотоп, способный поглощать резонансные $γ$-кванты. Именно поэтому мёссбауэровская спектроскопия нашла широкое применение в различных областях: физике твёрдого тела и ядерной физике, химии, физике и химии поверхности, биологии, геологии, медицине, технике и др.