Interazione di dipolospin

Momento angolare dell’atomo B(0) e’ parallelo a JMomento angolare del nucleo

Determiniamo il campo magnetico

Il campo magnetico e’ dovuto al momentomagnetico dell’elettrone

Che produce una densita’ di magnetizzazionea simmetria sferica

Atomo di H (Z=1) nello stato n=0 e l=0

Un metodo per misurare i momenti magnetici nucleari e’ l’analisidella struttura iperfina prodotta da un campo magnetico esterno

Effetto ZeemanCampo magnetico debole

Il vettore somma F si allineaal campo magnetico

Effetto Mossbauer

Campo magneticoforte

Il vettore I e J si allineanoal campo magnetico

Il metodo e’ stato introdotto con l’esperimento di Stern e Gerlach (e poi perfezionato da Rabi) e utilizza fasci atomici o molecolari

Sepazionedel fascioIn 2I+1 componenti

Sorgente S a temperaura T emetteatomi con velocita’ distribuite secondola distribuzione di MaxwellFascio collimato dadue fenditure

Energia dovuta all’interazione del campo magnetico con il momento di dipolo

Forza in presenza di un campo Magnetico non uniforme

Poiche’ l’effetto dovuto al momento magnetico degli elettroni e’ molto maggiore conviene considerare il caso di atomi o molecole con momento angolare totale J=0 e per cui la separazione del fascio e’ dovuta solo al contributo del momento Magnetico nucleare

ω* = γBz

Consideriamo un campione di materiale polarizzato

<M>=n µ µB/3kT

I meccanismi di scambio dienergia tra momenti magnetici e atomici ha tempi di rilassamento > inverso della frequenza di risonanza

RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE

Momento angolare nucleare per unita’ di volume

L’equazione del moto in un campo magnetico costantePer τ >1/γBz ilvettore magnetizzazionesegue nel piano x-y il campo oscillante e allafrequenza di risonanza ω* = γBz assorbe energia dal campo Bxy(ω)Cambiando la componente lungo l’asse z. La condizione di risonanza e’ rivelata Dalla corrente generata per induzione in una bobina avvolta attorno al campione

INTERAZIONE Di Quadrupolo elettrico

oblato prolato

Valore sperimentale

|µ| = iA = e/(2πr/v) πr2 = e/2m|l|Magnetonedi Bohr per eletrone= 5.7884 10-5 eV/Tnucleare= 3.152510-8 eV/TIn meccanica quantistica µ = (e hbar /2m ) l

Il momento magnetico del protone e’ stato determinato misurando la frequenza delle transizioni tra livelli della struttura iperfine dell’atomo di H in B con valori elevati

Un campo magnetico esterno rimuove la degenerazione

Si misurano le differenze di energia

E si ottiene ∆E, R e B

µ= gs s µN s=1/2

Protoni gs = 5.5856912 +/- 0.0000022Neutroni gs = - 3.8260837 +/- 0.0000018

Momento magnetico e di quadrupolodel deutone

E’ circa uguale alla somma del momento magnetico del protone e del neutrone