Акустический ядерный магнитный резонанс. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Акустический ядерный магнитный резонанс (АЯМР) - поглощение энергии акустич. волн определ. частоты (избират. поглощение фононов) системой ядерных спинов твёрдого тела, возникающее при совпадении частоты УЗ с интервалом между энергетич. уровнями ядерных спинов во внеш. магнитном или внутрикристаллическом поле. Это явление аналогично ядерному магнитному резонансу (ЯМР).

Известно неск. механизмов, ответственных за поглощение энергии акустич. волн ядерными спинами (ядерные спин-фононные взаимодействия). Так, для диэлектриков с ядерными спинами

наиболее существенны модуляция акустич. волной электрич. внутрикристаллич. поля и возникновение при этом переменных градиентов электрич. поля, взаимодействующих с квадрупольными моментами ядер. Для ядер с

, у к-рых отсутствуют квадрупольные моменты, преобладает модуляция магн. диполь-дипольных взаимодействий. В парамагнетиках ,где существует сильная связь электронов с ядрами, спин-фононное взаимодействие осуществляется посредством модуляции сверхтонких электронно-ядерных взаимодействий. Распространение акустич. волны в проводящей среде, содержащей свободные электроны, приводит к возникновению переменного магн. поля, воздействующего на ядерные спины. Однако при наличии достаточно большого квадрупольного момента в проводниках может действовать и квадрупольный механизм. Установлено, что спин-фононная связь усиливается за счёт дефектов, создающих дополнит. локальные градиенты электрич. поля на ядрах.

Изучение АЯМР проводится на УЗ-частотах 1-100 МГц двумя методами. В первом - непосредственно измеряется дополнит. поглощение звука в образце при резонансе. Коэфф. поглощения

где W - вероятность переходов между ядерными спиновыми уровнями п и т под действием УЗ с частотой

- разность населённостей уровней,

и V - плотность и объём образца,

- скорость распространения УЗ-волны. Поскольку

~ 10^-6- 10^-9 см^-1, то для достижения необходимой чувствительности используются те же методы, что и в ЯМР. Измерит. генератор, возбуждающий составной резонатор (образец + пьезопреобразователь), настраивается на одну из собств. частот резонатора. К образцу прикладывается магн. поле, к-рое медленно изменяется.

Дополнит. поглощение акустич. энергии ядерной спин-системой проявляется в изменении амплитуды напряжения на выходе генератора при прохождении магн. полем значения, соответствующего АЯМР. Во втором методе используется акустич. насыщение ядерных спиновых уровней. Резонансные акустич. колебания возбуждают переходы между спиновыми уровнями, а возникающее при этом изменение населённостей уровней измеряется по интенсивности сигналов ЯМР. Вследствие акустич. возбуждения спиновых переходов разность населённостей уровней, а следовательно, и интенсивность сигналов ЯМР уменьшаются в отношении

где

- первонач. интенсивность сигнала, А - интенсивность сигнала при акустич. воздействии,

- время спин-решёточной релаксации, r (~ 1-3) определяется характером распространения акустич. волн в образце.

Метод АЯМР обладает рядом дополнит. возможностей по сравнению с ЯМР, что связано с отличными от ЯМР правилами отбора для переходов и особенностями ядерного спин-фононного взаимодействия. Наиболее подробно методом АЯМР были изучены механизмы спин-фононных взаимодействий в разл. диэлектриках, что позволило усовершенствовать теорию внутрикристаллич. электрич. полей и вычислить ряд параметров кристаллич. решётки, напр. угл. характеристики хим. связей, градиенты электрич. полей на ядрах. Разработан способ оценки дефектности кристаллов на основе изучения спин-фононных взаимодействий и сравнения ширины линий АЯМР и ЯМР. Использование двойных магнитоакустич. резонансов позволило исследовать ряд новых явлений: динамич. поляризацию атомных ядер УЗ, акустич. многоквантовые переходы в многоуровневых неэквидистантных ядерных и электронно-ядерных системах.

Высокая чувствительность позволяет применять двойные резонансы к изучению АЯМР ядер с малой концентрацией или слабым спин-фононным взаимодействием. Методом АЯМР были исследованы монокристаллы металлов, сплавов и низкоомных полупроводников. Такие исследования с помощью ЯМР ограничиваются только глубиной скин-слоя, в то время как использование АЯМР позволяет изучать образцы больших объёмов. Причём в ряде случаев для кристаллов с высокой проводимостью АЯМР является единств. методом исследования спиновых систем (напр., для ядер рения). Очень большое резонансное поглощение звука (

~ ~ 1-10² см^-1) обнаружено на спинах магнитоактивных ядер в антиферромагнетиках типа "плоскость лёгкого намагничивания", что связано с сильным электронно-ядерным взаимодействием. Такие вещества являются модельными образцами для исследования различных нелинейных эффектов. Так, в условиях АЯМР был обнаружен солитонный характер распространения акустич. импульсов, что ранее наблюдалось в осн. в оптич. диапазоне.

Литература по акустическому ядерному магнитному резонансу

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.