反向核自旋氢英文解释翻译、反向核自旋氢的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 parahydrogen

分词翻译：

反向的英语翻译：

reverse
【计】 reverse direction
【医】 entypy; inversion

核自旋的英语翻译：

【化】 nuclear angular momentum; nuclear spin

氢的英语翻译：

hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen

专业解析

在核磁共振（NMR）和量子物理领域，“反向核自旋氢”是一个描述特定非平衡自旋状态的专业术语。它指的是氢原子核（质子，¹H）的自旋能级粒子数分布与热平衡状态相反的情形。以下是详细解释：

基本概念：核自旋与能级
- 氢原子核（质子）具有固有的角动量，称为核自旋。根据量子力学，这个自旋在外部静磁场（B₀）方向（通常定义为z轴）上的投影是量子化的，只能取特定的离散值。对于自旋量子数 I = 1/2 的质子，其磁量子数 mᵢ 可取 +1/2 或 -1/2 两个值。
- 这两个不同的 mᵢ 状态对应不同的能量，称为塞曼能级。mᵢ = +1/2 的状态能量较低（与磁场方向平行），mᵢ = -1/2 的状态能量较高（与磁场方向反平行）。
热平衡态下的自旋分布
- 在热平衡状态下，根据玻尔兹曼分布，处于低能级（mᵢ = +1/2）的核自旋数量略多于处于高能级（mᵢ = -1/2）的数量。这种数量差（称为自旋极化）是产生净宏观磁化矢量（M_z）的基础，也是常规NMR信号检测的前提。
“反向核自旋”的含义
- 反向（Inverse / Reversed）：指的是与热平衡态下的粒子数分布相反的状态。
- 核自旋氢：特指氢原子核（质子）的自旋体系。
- “反向核自旋氢”：指通过特定物理或化学过程（见下文），使得处于高能级（mᵢ = -1/2）的氢核数量多于处于低能级（mᵢ = +1/2）的氢核数量。这种状态也称为负自旋温度状态或粒子数反转状态（尽管后者更常用于激光领域）。
实现机制
- 这种非平衡态通常不能自发产生，需要特定的方法来实现：
  - 动态核极化：利用电子顺磁共振（EPR）和核磁共振（NMR）之间的交叉弛豫，将未配对电子（具有更大的玻尔兹曼极化）的极化转移到邻近的核自旋（如¹H）上。在特定条件下（如匹配的微波频率），可以实现氢核自旋的极化反转。
  - Overhauser效应：DNP的一种特定机制，发生在液体中。当电子自旋被微波饱和时，会引起与其偶极耦合或标量耦合的核自旋（如¹H）的极化增强，极端情况下可导致极化反转。
  - 其他方法：如特定设计的脉冲序列或化学反应也可能导致特定核自旋体系的极化反转。
意义与应用
- 信号增强：反向核自旋状态意味着巨大的非平衡极化。当该状态被适当的射频脉冲激发后，其产生的NMR信号强度会远大于热平衡信号（信号增强因子为负且绝对值很大），显著提高检测灵敏度。这在分析低浓度样品或低天然丰度核素时至关重要。
- 基础研究：研究反向核自旋状态的产生、弛豫和演化有助于深入理解自旋动力学、自旋-晶格相互作用和量子相干性等基本物理问题。
- 量子计算：高度极化的自旋状态是量子比特初始化的潜在资源。

“反向核自旋氢”描述的是氢原子核（质子）自旋体系的一种特殊非平衡状态。在此状态下，处于高能级的质子数量多于处于低能级的质子数量，与热平衡分布相反。这种状态主要通过动态核极化（如Overhauser效应）等方法实现，能产生远超常规的巨大NMR信号，对提高检测灵敏度和基础物理研究具有重要意义。

参考来源：

Slichter, C. P. Principles of Magnetic Resonance (3rd ed.). Springer. (经典NMR教材，涵盖自旋物理基础)
Abragam, A. The Principles of Nuclear Magnetism. Oxford University Press. (核磁共振理论奠基性著作)
Maly, T., et al. (2008). Dynamic Nuclear Polarization at High Magnetic Fields. J. Chem. Phys., 128(5), 052211. (权威期刊综述，详述DNP原理与应用)
Ardenkjaer-Larsen, J. H., et al. (2003). Increase in signal-to-noise ratio of > 10,000 times in liquid-state NMR. PNAS, 100(18), 10158–10163. (里程碑论文，展示DNP对NMR信号的巨大增强)

网络扩展解释

“反向核自旋氢”是氢分子的一种特定量子态，指两个氢原子核的自旋方向相反的氢分子（H₂），其英文为parahydrogen。以下是详细解释：

1.核自旋的概念

氢原子核（质子）具有量子化的自旋属性，自旋方向可为“同向”或“反向”。在氢分子中，两个质子的自旋方向需遵循量子力学对称性规则：总自旋为偶数时称为正氢（orthohydrogen），奇数时称为仲氢（parahydrogen）。

2.反向核自旋氢（parahydrogen）的特性

自旋状态：两个质子自旋方向相反，总核自旋量子数为0，属于单线态。
稳定性：在低温（如20K以下）时，仲氢是更稳定的状态，占比可达99.8%以上；高温下正氢比例增加。
物理性质：与正氢相比，仲氢的热导率、沸点等略有差异，常用于低温实验和核磁共振（NMR）技术中的极化增强研究。

3.实际应用

核磁共振（NMR）：通过仲氢诱导极化技术（PHIP），可显著增强信号灵敏度。
量子计算：利用氢的核自旋态作为量子比特的研究方向之一。

补充说明

氢分子中正氢和仲氢的比例随温度动态变化，需通过催化剂或低温分离技术获取纯态仲氢。这一概念在物理学和化学领域具有重要研究价值。