kjernemagnetisk

Kjernemagnetisk er et område innen kjernefysikk og kvantefelt som omhandler magnetiske egenskaper og fenomener knyttet til atomkjernene. Det fokuserer på hvordan kjernenes magnetiske moment opptrer og hvordan disse momentene interagerer med ytre magnetfelt, og hvordan slike interaksjoner gir målbare signaler i magnetisk resonans.

Grunnleggende prinsipper: Hver kjerne som har spin I har et magnetisk moment μ, og i et homogent ytre felt B0 gir energien E = -μ·B0. Denne interaksjonen fører til precessjon med Larmor-frekvensen ω0 = γB0, hvor γ er den gyromagnetiske ratioen.

Kjernemagnetiske interaksjoner inkluderer Zeeman-effekten, hyperfineinteraksjoner mellom kjernen og elektronene, og kjernemagnetisk skjerming som avhenger av kjemisk miljø og gir små endringer i resonansfrekvensene kjent som kjemisk skift δ. Spin-spin-kopling mellom nabo-kjerner bidrar også til spektral splitting og struktur.

Anvendelser: NMR-spektroskopi bruker resonanssignaler fra kjerner som 1H og 13C for å bestemme molekylstruktur, mens magnetresonansk bildediagnostikk (MRI) utnytter proton-NMR i medisinsk bildebehandling. Innen material- og faststofffysikk studeres kjernemagnetiske interaksjoner i ulike materialer; Mössbauer-spektroskopi utnytter kjerners resonanser i magnetiske og elektromagnetiske felt.

Historie: Utviklingen av kjernemagnetiske fenomener ble betydelig fremmet i midten av 1900-tallet. Bloch og Purcell fikk Nobelprisen i fysikk i 1952 for sine bidrag til kjernemagnetisk resonans.