ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явление резонанса. Резонансные и нерезонансные методы из "Ядерный магнетизм " Измерение расстояния А между двумя энергетическими уровнями системы составляет основную задачу спектроскопии. Для ее решения естественно найти такую величину С, являющуюся известной функций А, которую можно непосредственно измерять. Точность такого метода, который мы будем называть статическим или нерезонансным , чаще всего недостаточна, так как, во-первых, она в лучшем случае равна точности, с которой определяется С, и, во-вторых, потому, что зависимость между измеряемой величиной О и интересующей нас велщчкяой Д может содержать другие, ш всегда точно известные параметры. [c.13] Чтобы определить место ядерного магнитного резонанса в гораздо более широкой области радиоспектроскопии, поучительно рассмотреть принципы некоторых резонансных экспериментов, иллюстрирующих огромное разнообразие способов его обнаружения. В одних случаях статический метод использовался раньше резонансного , в других — резонансный метод пока еще практическц не применялся, хотя его применение в принципе возможно. Пиэко проводится сравнение этих двух методов. Однако описание различных экспериментов будет предельно кратким, и не будет уделяться внимания исторической последовательности. [c.14] Были также проделаны эксперименты с молекулярными пучками, основанные иа электрическом, а не на магаитном резонансе. Принципиально они аналогичны вышеописанному, за исключением того, что везде слово магнитный нужно заменить словом электрический . [c.15] Из теории электрона Дирака следует, что энергия уровней атома водорода 2 л/, и 2рщ одинакова. В эксперименте, который будет описан ниже, измеряется расщепление этих уровней, обусловленное взаимодействием связанного электрона с полем излучения. [c.16] Легко представить эксперимент, относящийся к описанному выше так же, как эксперимент Штерна и Герлаха относится к опыту Раби. Внешнее постоянное электрическое поле будет смешивать состояния 2я1/, и 2р1/, пропорции, которая зависит известным образом от расстояния А между ними. Атомы, находящиеся в состоянии и частично в состоянии 2р1/2, имеют конечную вероятность возвращения в основное состояние с испусканием света раньше, чем достигнут детектора. Зная время, проводимое каждым атомом в пучке, время жизни состояния 2р1/, и напряженность внешнего электрического поля, можно в принципе (хотя это безнадежно практически) определить Д, измерив уменьшение тока вторкчн дж электронов как функцию внешнего ноля. [c.16] Все характерные черты аналогичны особенностям (1) — (3) в эксперименте Лэмба однако (4) отличается, ибо переходы в позитронии не электрические, а дипольные магнитные. [c.17] Заметим, что резонансный эксперимент с позитронием относится к эксперименту Лэмба так же, как нерезонансный опыт относится к гипотетическому эксперименту Лэмба во внешнем постоянном электрическом поле. [c.17] После того как выяснилось, что несохраненпе четности при распаде я - р V приводит к высокой степени поляризации в пучке р-мезонов, вылетающем ив циклотрона, стало возможным измерение магнитного момента р-мезона (спин Уш). Вследствие упомянутой поляризации угловое распределение электронов, образующихся при распаде р = е + 1 весьма анизотропно, так как направление движения электрона сильно коррелировано с направлением спина р-меэона. [c.17] В резонансном эксперименте постоянное магнитное ноле накладывается параллельно вектору начальной поляризации р-мезона, и переориентация спина (л-мезона радиочастотным полем обнаруживается по нзменепию скорости счета в данном направлении. Точность этого измерения была достаточной для того, чтобы основное ограничение при оценке аномального магнитного момента (л-мезона было обусловлено недостаточно точным знанием его массы. [c.18] Поляризованный свет от газоразрядной лампы освещает камеру поглощения, заполненную таким же газом при низком давлении. Если, атомы в камере, возбужденные при поглощении падающего света, имеют отличный от нуля момент, то их различные магнитные подуровни будут-неодинаково населены и излученный возбужденными атомами свет будет-поляризован. Зеемановское расщепление этих подуровней во внешнем магнитном поле, может быть измерено в резонансном эксперименте, когда радиочастотные переходы мещду магнитными подуровнями выравнивают их населенности, а резонанс детектируется по сопутствующему изменению поляризации рассеянного света. Это также детектирование триггерного типа. [c.18] Принцип измерения ядерных магнитных моментов в возбужденных состояниях ядра аналогичен принципу, только что описанному для атомов. Угловая корреляция, существующая мещцу двумя каскадами излучения, испущенного ядром, может проявляться в виде анизотропного распределения вторичного излучения, причиной которого служит неравенство населенностей магнитных подуровней промежуточного ядра. Упомянутое неравенство существует благодаря тому, что направление испускания первичного излучении, выбранное в качестве направления квантования для определения магнитных подуровней промежуточного одра, является для последнего выделенным направлением в пространстве. В постоянном поле Яо магнитный момент промежуточного ядра прецессирует с частотой,, пропорциональной р,Яо, и, таким образом, приводит к анизотропии углового распределения вторичного излучения. Этим способом были измерены несколько ядерных моментов (возбужденные состояния и РЬ ). [c.19] В резонансном методе поле Яо, приложенное вдоль направления первичного излучения, не нарушает угловой корреляции, однако наложение малого радиочастотного поля перпендшсулярного Яо, нарушает ее, если резонансная частота выбрана правильно. Ко времени написания настоящей книги этот эксперимент еще не завершился успехом по причинам, которые будут изложены ниже. [c.19] Статический метод был также применен для измерения магнитных моментов ядер в возбужденных состояниях, образующихся при кулонов-ском возбуждении и возвращающихся в основное состояние с испусканием у излучешш- Анизотропия у-излученжя определяется относительно первоначального направления движения заряженной частицы. [c.19] На этом мы закончим обзор резонансных экспериментов, использующих триггерное детектирование. Он далеко не полный, так как даже в настоящее время его можно было бы расширить целым рядом примеров, число которых со временем будет увеличиваться. Ко всему сказанному выше можно сделать следующие замечания. [c.19] Вследствие высокой чувствительности триггерных методов детектирования число изучаемых элементарных систем (атомов, молекул или ядер) обычно очень мало по сравнению с обычными плотностями атомов в веществе, а поэтому взаимодействия между этими системами пренебрежимо малы. За исключением экспериментов с р-мезонами и с возмущенными угловыми корреляциями, влиянием окружения также можно пренебрегать, и каждый атом, молекула или ядро практически является изолированной системой. [c.19] Вернуться к основной статье