ガンマ線は可視光の百万倍以上のエネルギーを持つ電磁波で、その共鳴吸収を観測するには線幅を極端に狭くする必要があります。自由原子核がガンマ線を放出すると反跳により線幅が広がります。1958年、メスバウアーは鉄57の固体試料で原子核が無反跳でガンマ線を放出・吸収する現象を報告しました。この効果により線幅は10⁻⁸ eV程度まで狭まりモノクロメーターなしで共鳴を検出できます。結果として化学シフトや磁気・四重極分裂など超微細構造を高感度で測定できるようになりました。これらの情報は鉄鉱石の酸化状態や隕石の起源解析などに応用されました。メスバウアー分光法は今日まで多様な材料研究の基幹技術となっています。

メスバウアー効果は無反跳分数f=exp(−2W)で定量化され、2Wはフォノンエネルギー比に依存します。低温・高剛性条件でfが大きくなり共鳴断面積が飛躍的に増大します。鉄57（14.4 keV）は適度なガンマエネルギーと長寿命を持ち最も利用頻度が高い核種です。ドップラー速度掃引で取得したスペクトルから化学シフト、内部磁場、電場勾配が10⁻⁷のエネルギー分解能で求められます。これらの量は遷移金属化合物の電子密度やスピン状態を直接反映します。メスバウアー装置は月や火星探査機にも搭載され惑星表層の鉱物組成決定に貢献しました。理論面ではコヒーレント後方散乱や時間差測定など量子光学的応用も進んでいます。近年はシンクロトロン放射光との組み合わせでピコ秒時間分解の核共鳴散乱が実現し新たなダイナミクス研究が可能となっています。

57Feにおける自然線幅Γ_n≈4.66 neVとドップラー広がりσ_D≪Γ_nの条件下で高f値を得るためにT<100 Kが標準となる。電磁駆動型速度トランスデューサは±10 mm s⁻¹で0.02%の線形性を保持しVoigt関数フィッティングによりΔE_QとB_hfの精度10⁻³を達成した。無反跳γ線の再循環を用いた核レイテンシ測定やコヒーレント散乱観測により核光学素子への応用が模索されている。最近は57Fe合金でスピン波緩和時間を核共鳴散乱でピコ秒分解観測する成果が報告され、低エネルギー反陽子によるMössbauer様共鳴の探索も進行中である。