Оверхаузера эффект. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Оверхаузера эффект

Оверхаузера эффект - увеличение интенсивности ядерного магнитного резонанса и поляризации ядерной магн. системы при насыщении электронного парамагнитного резонанса. О. э. наблюдается в условиях, когда в электронной парамагн. системе существует релаксац. процесс, содержащий в каждом акте связанное однонаправленное изменение ядерных спиновых переменных и определяющий стационарное сосстояние ядерной магн. системы (см. Ориентированные ядра, Парамагнетизм). О. э. предсказан А. Оверхаузером (A. W. Overhauser) в 1953 для взаимодействующих спиновых систем электронов проводимости и ядер в металлах. В том же году О. э. был экспериментально подтверждён Т. Карвером (Th. R. Carver) и Ч. Сликтером (Ch. P. Slichter), впоследствии наблюдался в полупроводниках, жидкостях с парамагн. примесями и твёрдых телах с высокой концентрацией свободных радикалов или парамагн. примесей. О. э. является одним из методов динамич. поляризации ядер. Для его объяснения существенны два явления: зеемановское расщепление магн. уровней (см. Зеемана эффект) ж релаксация - процесс возвращения возбуждённой системы в состояние термодинамич. равновесия.
Магн. моменты микрочастиц могут иметь только определ. ориентации в магн. поле, к-рым соответствуют определ. значения энергии (энергстич. уровни). На рис. изображена структура этих уровней для электронно-ядерной системы с электронным спином S = ¹/₂ и ядерным спином I = ¹/₂. Зеемановское расщепление для электронного спина равно

для ядерногоспина

где Н - напряжённость внеш. магн. поля,

- магн. моменты электрона и ядра. Поскольку

имеем

Термодинамически равновесная поляризация электронной и ядерной магн. систем определяется населённостью электронных уровней S_z =¹/₂ и ядерных уровней I_z =¹/₂. Отношение населённостей соответствует распределению Больцмана:

где N_i - населённость уровней, соответствующих рис. Возбуждение переходовS_z - 1,J_z= 0 отвечает ЭПР, а переходовS_z = 0,I_z = 1 - ЯМР. Если приложить к образцу достаточно сильное перем. магн. поле с частотой ЭПР то электронные переходы можно насытить, т. е. выровнять населённости уровней, между к-рыми происходят соответствующие переходы (S_z = 1,I_z = 0), при этом N₁N₃и N₂N₄. Магн. ВЧ-поле переводит электроны в верх, состояния, а релаксац. процессы стремятся восстановить состояние термодинамич. равновесия. Конкуренция этих процессов определит амплитуду ВЧ-поля, необходимую для насыщения ЭПР. Ответственный за это релаксац. процесс (со скоростью релаксации) не приводит к переориентации ядерных спинов.

Структура зеемановских энергетических уровней электронно-ядерной системы с S = ¹/₂ и I - ¹/₂. Штриховые линни соответствуют различным видам релаксации. Справа в первом столбце - относительные равновесные населённости уровней, N₁/N₄, во втором столбце - те же величины в условиях эффекта Оверхаузера при

Существование флуктуирующего сверхтонкого взаимодействия, связанного либо с движением носителей электронного спина, либо с быстрой переориентацией этого спина в обменном поле, приведёт к появлению др. релаксац. процессов. Контактное фермиевское взаимодействие приводит к релаксац. процессу типаS_z = -1 приI_z = 1, и наоборот (со скоростью релаксации). Флуктуирующее дппольное взаимодействие приведёт к процессу типаS_z = - 1,I_z = -1 (со скоростью релаксации). В ядерной маги, системе существуют релаксац. процессыS_z= 0,I_z= 1 (со скоростью релаксации).
Для О. э. характерно соотношение Осн. процесс, ведущий к изменению населённостей, отвечает переходам между уровнями 4 и 1. При этом, происходят однонаправленные перевороты ядерных спинов, приводящие к след. отношению населённостей: N₁/N₂ = N₃/N₄ = exp(+)/kT. Т. о., поляризация ядер в состоянии термодинамич. равновесия определяется величиной зеемановского расщепления в ядерной магн. системе, а в условиях О. э. - зеемановским расщеплением в электронной системе. При высоких темп-pax, когдаkT, поляризация возрастает в ~ 10³ раз. Неполное насыщение ЭПР и конечные значения величини приводят к ослаблению поляризации ядер при О. э. Приполяризация ядерной магн. системы будет противоположной.
О. э. наряду с др. эффектами динамич. поляризации ядер используют для изучения ядерной магн. системы и получения системы поляризов. ядер.

Литература по эффекту Оверхаузера

Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972;
А брагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1903;
Джеффрис К., Динамическая ориентация ядер, пер. с англ., М., 1965;
Ацаркин В. А., Динамическая поляризация ядер в твёрдых диэлектриках, М., НМО.

В. Л. Тулин

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира