反向核自旋氫英文解釋翻譯、反向核自旋氫的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 parahydrogen

分詞翻譯：

反向的英語翻譯：

reverse
【計】 reverse direction
【醫】 entypy; inversion

核自旋的英語翻譯：

【化】 nuclear angular momentum; nuclear spin

氫的英語翻譯：

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

專業解析

在核磁共振（NMR）和量子物理領域，“反向核自旋氫”是一個描述特定非平衡自旋狀态的專業術語。它指的是氫原子核（質子，¹H）的自旋能級粒子數分布與熱平衡狀态相反的情形。以下是詳細解釋：

基本概念：核自旋與能級
- 氫原子核（質子）具有固有的角動量，稱為核自旋。根據量子力學，這個自旋在外部靜磁場（B₀）方向（通常定義為z軸）上的投影是量子化的，隻能取特定的離散值。對于自旋量子數 I = 1/2 的質子，其磁量子數 mᵢ 可取 +1/2 或 -1/2 兩個值。
- 這兩個不同的 mᵢ 狀态對應不同的能量，稱為塞曼能級。mᵢ = +1/2 的狀态能量較低（與磁場方向平行），mᵢ = -1/2 的狀态能量較高（與磁場方向反平行）。
熱平衡态下的自旋分布
- 在熱平衡狀态下，根據玻爾茲曼分布，處于低能級（mᵢ = +1/2）的核自旋數量略多于處于高能級（mᵢ = -1/2）的數量。這種數量差（稱為自旋極化）是産生淨宏觀磁化矢量（M_z）的基礎，也是常規NMR信號檢測的前提。
“反向核自旋”的含義
- 反向（Inverse / Reversed）：指的是與熱平衡态下的粒子數分布相反的狀态。
- 核自旋氫：特指氫原子核（質子）的自旋體系。
- “反向核自旋氫”：指通過特定物理或化學過程（見下文），使得處于高能級（mᵢ = -1/2）的氫核數量多于處于低能級（mᵢ = +1/2）的氫核數量。這種狀态也稱為負自旋溫度狀态或粒子數反轉狀态（盡管後者更常用于激光領域）。
實現機制
- 這種非平衡态通常不能自發産生，需要特定的方法來實現：
  - 動态核極化：利用電子順磁共振（EPR）和核磁共振（NMR）之間的交叉弛豫，将未配對電子（具有更大的玻爾茲曼極化）的極化轉移到鄰近的核自旋（如¹H）上。在特定條件下（如匹配的微波頻率），可以實現氫核自旋的極化反轉。
  - Overhauser效應：DNP的一種特定機制，發生在液體中。當電子自旋被微波飽和時，會引起與其偶極耦合或标量耦合的核自旋（如¹H）的極化增強，極端情況下可導緻極化反轉。
  - 其他方法：如特定設計的脈沖序列或化學反應也可能導緻特定核自旋體系的極化反轉。
意義與應用
- 信號增強：反向核自旋狀态意味着巨大的非平衡極化。當該狀态被適當的射頻脈沖激發後，其産生的NMR信號強度會遠大于熱平衡信號（信號增強因子為負且絕對值很大），顯著提高檢測靈敏度。這在分析低濃度樣品或低天然豐度核素時至關重要。
- 基礎研究：研究反向核自旋狀态的産生、弛豫和演化有助于深入理解自旋動力學、自旋-晶格相互作用和量子相幹性等基本物理問題。
- 量子計算：高度極化的自旋狀态是量子比特初始化的潛在資源。

“反向核自旋氫”描述的是氫原子核（質子）自旋體系的一種特殊非平衡狀态。在此狀态下，處于高能級的質子數量多于處于低能級的質子數量，與熱平衡分布相反。這種狀态主要通過動态核極化（如Overhauser效應）等方法實現，能産生遠超常規的巨大NMR信號，對提高檢測靈敏度和基礎物理研究具有重要意義。

參考來源：

Slichter, C. P. Principles of Magnetic Resonance (3rd ed.). Springer. (經典NMR教材，涵蓋自旋物理基礎)
Abragam, A. The Principles of Nuclear Magnetism. Oxford University Press. (核磁共振理論奠基性著作)
Maly, T., et al. (2008). Dynamic Nuclear Polarization at High Magnetic Fields. J. Chem. Phys., 128(5), 052211. (權威期刊綜述，詳述DNP原理與應用)
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. (裡程碑論文，展示DNP對NMR信號的巨大增強)

網絡擴展解釋

“反向核自旋氫”是氫分子的一種特定量子态，指兩個氫原子核的自旋方向相反的氫分子（H₂），其英文為parahydrogen。以下是詳細解釋：

1.核自旋的概念

氫原子核（質子）具有量子化的自旋屬性，自旋方向可為“同向”或“反向”。在氫分子中，兩個質子的自旋方向需遵循量子力學對稱性規則：總自旋為偶數時稱為正氫（orthohydrogen），奇數時稱為仲氫（parahydrogen）。

2.反向核自旋氫（parahydrogen）的特性

自旋狀态：兩個質子自旋方向相反，總核自旋量子數為0，屬于單線态。
穩定性：在低溫（如20K以下）時，仲氫是更穩定的狀态，占比可達99.8%以上；高溫下正氫比例增加。
物理性質：與正氫相比，仲氫的熱導率、沸點等略有差異，常用于低溫實驗和核磁共振（NMR）技術中的極化增強研究。

3.實際應用

核磁共振（NMR）：通過仲氫誘導極化技術（PHIP），可顯著增強信號靈敏度。
量子計算：利用氫的核自旋态作為量子比特的研究方向之一。

補充說明

氫分子中正氫和仲氫的比例隨溫度動态變化，需通過催化劑或低溫分離技術獲取純态仲氫。這一概念在物理學和化學領域具有重要研究價值。