گشتاور مغناطیسی الکترون و گشتاور مغناطیسی هسته ای

گشتاور مغناطیسی

مقالات اصلی: گشتاور مغناطیسی الکترون و گشتاور مغناطیسی هسته ای

ذرات بنیادی دارای ویژگی مکانیکی کوانتومی ذاتی هستند که به چرخش معروف است. این شبیه حرکت زاویه ای جسمی است که به دور مرکز جرم خود می چرخد ​​، اگرچه به طور دقیق گفته می شود که این ذرات مانند یک نقطه هستند و نمی توان گفت چرخش دارند. اسپین در واحد ثابت پلانک کاهش می یابد (ħ) ، با الکترون ، پروتون و نوترون که دارای چرخش all ħ یا "چرخش-½" هستند. در یک اتم ، الکترون های در حال حرکت در اطراف هسته علاوه بر چرخش ، دارای تکانه زاویه ای مداری نیز هستند ، در حالی که هسته به دلیل چرخش هسته ای ، دارای تکانه زاویه ای است.

میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک اتم - گشتاور مغناطیسی آن - توسط این اشکال مختلف حرکت زاویه ای تعیین می شود ، همانطور که یک جسم باردار چرخان به طور کلاسیک یک میدان مغناطیسی تولید می کند ، اما غالب ترین سهم از چرخش الکترون است. به دلیل ماهیت الکترونها برای اطاعت از اصل طرد پائولی ، که در آن هیچ دو الکترون در حالت کوانتومی یکسان یافت نمی شوند ، الکترونهای مقید با یکدیگر جفت می شوند ، یک عضو از هر جفت در حالت چرخش و دیگری در حالت چرخشی است برعکس ، حالت چرخشی پایین بنابراین این چرخش ها یکدیگر را لغو می کنند ، و در این صورت لحظه دو قطبی مغناطیسی کل را در برخی از اتم های دارای تعداد زوج الکترون به صفر می رسانند.

( مجری ذیصلاح , مهندس مجری تهران , خدمات نظارت ساختمان )

در عناصر فرومغناطیسی مانند آهن ، کبالت و نیکل ، تعداد عجیب الکترونها منجر به الکترون جفت نشده و یک گشتاور مغناطیسی خالص می شود. اوربیتال اتم های همسایه با هم همپوشانی دارند و هنگامی که چرخش الکترونهای جفت نشده با یکدیگر همسو می شوند ، حالت انرژی کمتری حاصل می شود ، این یک روند خود به خودی است که به عنوان یک برهم کنش تبادل شناخته می شود. هنگامی که گشتاور های مغناطیسی اتم های فرو مغناطیسی به صف می شوند ، مواد می توانند یک میدان ماکروسکوپی قابل اندازه گیری تولید کنند. مواد پارامغناطیسی دارای اتمهایی با گشتاورهای مغناطیسی هستند که در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی در جهت تصادفی به صف می شوند ، اما گشتاور های مغناطیسی منفرد اتم ها در حضور یک میدان قرار می گیرند

هسته یک اتم وقتی دارای تعداد زوج نوترون و پروتون باشد ، چرخشی نخواهد داشت ، اما برای سایر موارد با تعداد عجیب و غریب ، هسته ممکن است چرخش داشته باشد. به طور معمول هسته های دارای چرخش به دلیل تعادل گرمایی در جهت های تصادفی تراز می شوند ، اما برای برخی از عناصر (مانند زنون -129) می توان بخش قابل توجهی از حالت های چرخش هسته ای را قطبی کرد تا در یک جهت قرار بگیرند - یک شرایط بیش از حد قطبی نامیده می شود. این کاربردهای مهمی در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی دارد