Спин-спиновое взаимодействие. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Спин-спиновое взаимодействие - магн. взаимодействие между спиновыми магн. моментами электронов, атомных ядер, парамагн. атомов и ионов. Энергия С--с. в. зависит от взаимной ориентации спинов этих частиц. Благодаря своей релятивистской природе С--с. в., как правило, значительно слабее др. взаимодействий (электростатических, обменных и др.), определяющих структуру энергетич. уровней атомных и молекулярных систем. Поэтому С--с. в. определяет обычно лишь малое расщепление или уширение спектральных линий (см. Радиоспектроскопия, Спектроскопия). В простейших случаях величина С--с. в. определяется диполь-дипольным взаимодействием спиновых магнитных моментовчастиц i, j и имеет энергию порядка

, где r - расстояние между частицами. Для типичных атомных масштабов величина

оказывается порядка 10^-4-10^-5, 10^-7-10^-8 и 10^-11 эВ соотв. для электрон-электронного, электронно-ядерного и ядерно-ядерного взаимодействий.

Электрон-электронное С--с. в. в свободных атомах и ионах приводит лишь к малому сдвигу энергетич. уровней, не вызывая их расщепления. В молекулах, где центр. симметрия нарушена, такие расщепления возникают и дают вклад в мультиплетную тонкую структуру спектров (т. н.

-уровни; см. Молекула ).Аналогичный эффект возникает и при понижении симметрии во внутрикристаллическом поле твёрдого тела.

Электронно-ядерное С--с. в. между орбитальными электронами атома (иона, молекулы) и обладающим спином ядром атома приводит к сверхтонкой структуре спектров, обусловленной зависимостью энергии атома от ориентации ядерного спина I в магн. поле, созданном суммарным спином электронов S (см. Сверхтонкое взаимодействие). Аналогичная сверхтонкая структура наблюдается и в спектрах электронного парамагнитного резонанса, где она обусловлена С--с. в. неспаренных электронов парамагн. центров (см. Парамагнетизм)как с их собств. ядрами, так и с ядрами ближайших соседей (суперсверхтонкая структура).

В электронных парамагнетиках С--с. в. между парамагн. центрами в значит. степени определяет форму и ширину линий ЭПР. В этом случае принято понимать термин «С--с. в.» более широко: кроме магнитной (диполь-дипольной) энергии к нему относят и обменное взаимодействие, к-рое также зависит от взаимной ориентации спинов и формально рассматривается как «псевдодипольное».

С--с. в. между ядрами атомов, входящих в кристаллич. решётку твёрдого тела, определяет форму линий ядерного магнитного резонанса и даёт информацию о структуре вещества и внутр. атомно-молекулярных движениях. В жидкостях быстрое тепловое движение атомов и молекул приводит к тому, что анизотропная часть ядерно-ядерного С--с. в., усредняясь, уменьшается практически до нуля. Это ведёт к резкому сужению линий и повышению разрешающей способности ЯМР. Сходных результатов можно достигнуть и в твёрдых телах за счёт быстрого вращения образца либо с помощью спец. радиочастотных полей, заставляющих ядерные спины быстро менять свою ориентацию. Косвенное ядерное С--с. в., обусловленное очень слабым взаимодействием ядерных спинов I_i и I_j через общую электронную систему молекулы, носит изотропный характер и поэтому не усредняется. Оно образует малые (~1 Гц) мультиплетные расщепления в спектрах ЯМР высокого разрешения. Эти расщепления не зависят от величины внеш. магн. поля и могут быть использованы для классификации и структурного анализа сложных молекул и их фрагментов.

С--с. в. играет важную роль в динамике многочастичных спиновых систем. Оно приводит к взаимным переворотам взаимодействующих спинов (электронных либо ядерных), что обеспечивает процессы поперечной релаксации магнитной, спиновой диффузии и ведёт к установлению спиновой температуры в парамагн. твёрдых телах. С--с. в. между электронами парамагн. центров и окружающими ядрами определяет, кроме того, процессы магн. релаксации и динамич. поляризации ядер (см. Оверхаузера эффект).

В магнитоупорядоченных веществах (ферро- и антиферромагнетиках) С--с. в., наряду с внутрикристаллич. полем, даёт вклад в магнитную анизотропию, играет решающую роль в образовании магнитной доменной структуры. Существуют также соединения (в основном с участием редкоземельных элементов), магн. упорядочение в к-рых вообще обусловлено не обменным, а дипольным С--с. в. (дипольные магнетик и).

Литература по спин-спиновым взаимодействиям

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.