
【化】 nuclear angular momentum; nuclear spin
核自旋(Nuclear Spin)是原子核的内禀角动量,源于组成原子核的质子和中子的自旋运动及其轨道角动量耦合作用。该量子力学属性直接影响原子核的磁矩特性,在核磁共振(NMR)、粒子物理学及量子计算领域具有重要应用。
从汉英词典视角解析:
核自旋的量子数用$I$表示,取值由核子数决定:
该特性通过核磁矩公式$mu = g_I mu_N I$体现,其中$g_I$为核朗德因子,$mu_N$为核磁子。
实验观测依据
核自旋的发现源自1922年斯特恩-盖拉赫实验的延伸研究,1937年拉比通过分子束磁共振首次精确测定核自旋值,相关成果发表于《物理评论》期刊。
跨学科应用
核自旋磁矩约为电子自旋磁矩的$frac{1}{1836}$(因核磁子$mu_N=frac{ehbar}{2m_p}$远小于玻尔磁子),这导致核磁共振频率处于MHz波段,显著低于电子顺磁共振的GHz波段。
核自旋是原子核的重要内禀性质,指原子核内部质子和中子的自旋角动量与轨道角动量的总和所表现出的整体角动量特性。以下是详细解释:
定义与量子数
核自旋的角动量由量子数I(核自旋量子数)描述,单位为约化普朗克常数ℏ。其最大投影值为$Ihbar$,对应核自旋量子数I的取值。例如,偶偶核(质子数和中子数均为偶数)的基态自旋通常为0,奇奇核的自旋为整数。
物理来源
原子核由质子和中子组成,每个核子既有自旋角动量,也可能在核内做轨道运动产生轨道角动量。核自旋是这些角动量的矢量和,反映了核的内部结构。
影响因素与规律
相关现象与应用
核自旋是核物理研究的关键参数,其量子数I由核子运动决定,对核性质、磁共振技术等有重要意义。如需更完整信息,可参考原子核物理学相关文献或网页来源。
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