Электронная оболочка атомов действует как «электромагнитный щит», препятствуя прямому доступу к ядру и его свойствам.
Эффект электромагнитного экранирования в атомах бериллия. Магнитный момент бериллия-9 был определен с точностью в 40 раз выше, чем раньше. Такие прецизионные измерения не только имеют отношение к фундаментальной физике, но и помогают нам получить представление о некоторых приложениях ядерного магнитного резонанса, которые применяются в химии и для высокоточных измерений магнитных полей. «Щиты вверх!»: Эта команда знакома поклонникам «Звездного пути». Нечто подобное известно и исследователям в области естественных наук — электромагнитная оболочка служит защитным экраном, который обычно препятствует доступу к ее ядру. Это имеет последствия, например, в химии, где химические свойства исследуются с помощью ядерного магнитного резонанса. Этот метод сродни магнитно-резонансной томографии. Однако вместо того, чтобы создавать изображения живого тела, он обеспечивает высокоточный химический отпечаток изучаемого материала. Оба метода используют сильное магнитное поле и основаны на том факте, что некоторые ядра являются маленькими магнитами, похожими на крошечные стрелки компаса. В сильном магнитном поле они могут начать вращаться круговыми движениями. Как и в эксперименте в классе с индукционной катушкой, через которую перемещается магнит, это движение атома взаимодействует с окружающей электронной оболочкой. Поскольку электроны образуют химические связи, сигнал прецессирующих атомных ядер дает очень точную информацию об их химическом окружении. Теперь можно подумать, что в современной физике можно точно рассчитать магнитный момент ядра и экранирующий эффект электронной оболочки. Однако это не так. Причина, как это часто бывает, заключается в фундаментальной проблеме, заключающейся в том, что вычисления для систем, состоящих более чем из двух тел, не могут быть выполнены в точности. Это относится как к планетарным орбитам в звездных системах, так и к атомам, электроны которых могут находиться только на определенных квантованных энергетических орбиталях вокруг ядра. Кроме того, само атомное ядро не может быть точно рассчитано. Даже простейшее ядро, одиночный протон в водороде, состоит из трех кварков, которые взаимодействуют друг с другом сложным образом. Поэтому теоретики могут рассчитать такой ядерный момент только с погрешностью примерно один на тысячу. Поэтому для приложений в ядерном магнитном резонансе и фундаментальной физике важны высокоточные эксперименты, чтобы измерить такие свойства гораздо точнее, чем это могут сделать расчеты Разработан метод с производительностью мирового класса с использованием так называемых ловушек Пеннинга. Это позволяет очень точно измерить магнитные свойства атомного ядра. В настоящее время он провел такие измерения на изотопе бериллия-9. Ионная ловушка Пеннинга, используемая для определения ядерных магнитных свойств «Be» - бериллий.
Природа Космоса и Технология
Электронная оболочка атомов действует как «электромагнитный щит», препятствуя прямому доступу к ядру и его свойствам.
Эффект электромагнитного экранирования в атомах бериллия.
Магнитный момент бериллия-9 был определен с точностью в 40 раз выше, чем раньше. Такие прецизионные измерения не только имеют отношение к фундаментальной физике, но и помогают нам получить представление о некоторых приложениях ядерного магнитного резонанса, которые применяются в химии и для высокоточных измерений магнитных полей.
«Щиты вверх!»: Эта команда знакома поклонникам «Звездного пути». Нечто подобное известно и исследователям в области естественных наук — электромагнитная оболочка служит защитным экраном, который обычно препятствует доступу к ее ядру. Это имеет последствия, например, в химии, где химические свойства исследуются с помощью ядерного магнитного резонанса.
Этот метод сродни магнитно-резонансной томографии. Однако вместо того, чтобы создавать изображения живого тела, он обеспечивает высокоточный химический отпечаток изучаемого материала. Оба метода используют сильное магнитное поле и основаны на том факте, что некоторые ядра являются маленькими магнитами, похожими на крошечные стрелки компаса.
В сильном магнитном поле они могут начать вращаться круговыми движениями.
Как и в эксперименте в классе с индукционной катушкой, через которую перемещается магнит, это движение атома взаимодействует с окружающей электронной оболочкой. Поскольку электроны образуют химические связи, сигнал прецессирующих атомных ядер дает очень точную информацию об их химическом окружении.
Теперь можно подумать, что в современной физике можно точно рассчитать магнитный момент ядра и экранирующий эффект электронной оболочки. Однако это не так.
Причина, как это часто бывает, заключается в фундаментальной проблеме, заключающейся в том, что вычисления для систем, состоящих более чем из двух тел, не могут быть выполнены в точности.
Это относится как к планетарным орбитам в звездных системах, так и к атомам, электроны которых могут находиться только на определенных квантованных энергетических орбиталях вокруг ядра. Кроме того, само атомное ядро не может быть точно рассчитано. Даже простейшее ядро, одиночный протон в водороде, состоит из трех кварков, которые взаимодействуют друг с другом сложным образом.
Поэтому теоретики могут рассчитать такой ядерный момент только с погрешностью примерно один на тысячу. Поэтому для приложений в ядерном магнитном резонансе и фундаментальной физике важны высокоточные эксперименты, чтобы измерить такие свойства гораздо точнее, чем это могут сделать расчеты
Разработан метод с производительностью мирового класса с использованием так называемых ловушек Пеннинга. Это позволяет очень точно измерить магнитные свойства атомного ядра. В настоящее время он провел такие измерения на изотопе бериллия-9.
Ионная ловушка Пеннинга, используемая для определения ядерных магнитных свойств «Be» - бериллий.