Contents
1 Historical Developments and Future Perspectives in Nuclear
Resonance Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Rudolf Rüffer and Aleksandr I. Chumakov
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.1.1 Nuclear Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.1.2 Synchrotron Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.2 Historical Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Scientific Dreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Technical Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2.3 Political Facts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.4 First Results—The Needle in the Haystack . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 Techniques in NRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.1 Synchrotron Mössbauer Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.2 Synchrotron Radiation Based Mössbauer
Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.3 Nuclear Forward Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.4 Synchrotron Radiation Based Perturbed Angular
Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3.5 Time Interferometry and Rayleigh Scattering . . . . . . . . . . . 22
1.3.6 Inelastic Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.3.7 Other Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4 Hyperfine Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4.2 Dynamical Beats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4.3 Quantum Beats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.5 Structural Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.1 Quasi-elastic Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.2 Phonon Density of States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.6 Experimental Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.6.1 X-Ray Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.6.2 Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.6.3 Sample Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
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1 Historical Developments and Future Perspectives in Nuclear
Resonance Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Rudolf Rüffer and Aleksandr I. Chumakov
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1.1 Nuclear Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1.2 Synchrotron Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 Historical Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Scientific Dreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Technical Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2.3 Political Facts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.4 First Results—The Needle in the Haystack . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 Techniques in NRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.1 Synchrotron Mössbauer Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.2 Synchrotron Radiation Based Mössbauer
Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.3 Nuclear Forward Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3.4 Synchrotron Radiation Based Perturbed Angular
Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3.5 Time Interferometry and Rayleigh Scattering . . . . . . . . . . . 22
1.3.6 Inelastic Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.3.7 Other Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4 Hyperfine Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4.2 Dynamical Beats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4.3 Quantum Beats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.5 Structural Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.1 Quasi-elastic Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5.2 Phonon Density of States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.6 Experimental Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.6.1 X-Ray Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.6.2 Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.6.3 Sample Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
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