Interazione di dipolo
spin
Momento angolare
Momento angolare dell’atomo B(0) e’ parallelo a J
del nucleo
Determiniamo il campo magnetico
Il campo magnetico e’ dovuto al momento
magnetico dell’elettrone
Che produce una densita’ di magnetizzazione
a simmetria sferica
Atomo di H (Z=1) nello stato n=0 e l=0
Un metodo per misurare i momenti magnetici nucleari e’ l’analisi
della struttura iperfina prodotta da un campo magnetico esterno
Effetto Zeeman
Campo magnetico debole
Il vettore somma F si allinea
al campo magnetico
Effetto Mossbauer
Campo magnetico
forte
Il vettore I e J si allineano
al 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
Sorgente S a
temperaura T emette
atomi con velocita’
distribuite secondo
la distribuzione di
Maxwell
Fascio collimato da
due fenditure
Energia dovuta all’interazione
del campo magnetico
con il momento di dipolo
Sepazione
del fascio
In 2I+1
componenti
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
Consideriamo un campione
di materiale polarizzato
RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE
ω* = γBz
<M>=n µ µB/3kT
I meccanismi di scambio di
energia tra momenti magnetici
e atomici ha tempi di rilassamento > inverso della frequenza di risonanza
Momento angolare nucleare
per unita’ di volume
L’equazione del moto in un campo magnetico costante
Per
τ >1/γBz il
vettore magnetizzazione
segue nel piano x-y il campo
oscillante e alla
frequenza 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|
In meccanica quantistica µ = (e hbar /2m ) l
Magnetone
di Bohr per eletrone
= 5.7884 10-5 eV/T
nucleare
= 3.152510-8 eV/T
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 +/- 0.0000022
Neutroni gs = - 3.8260837 +/- 0.0000018
Momento magnetico e di quadrupolodel deutone
E’ circa uguale alla somma del momento magnetico del protone e
del neutrone
