método de resonancia de Rabi

El método de resonancia de Rabi es una técnica desarrollada por Isidor Isaac Rabi para medir el espín nuclear, en la que un átomo se coloca en un campo magnético estático y en un campo magnético giratorio perpendicular .

Cuando solo se activa el campo magnético estático (B _{0 ), el espín} precesará a su alrededor con una frecuencia de Larmor ν ₀ y la frecuencia angular correspondiente es ω ₀ .

Según la mecánica, la ecuación de movimiento del espín J es:

${\displaystyle {\frac {d{\vec {J}}}{dt}}={\vec {\mu }}\times {\vec {B}}}$

${\displaystyle {\vec {\mu }}=g{\frac {\mu _{B}}{\hbar }}{\vec {J}}=\gamma {\vec {J}}}$

donde μ es el momento magnético .

g es el factor g , que es adimensional y refleja el efecto del entorno sobre el espín.

La solución proporciona la frecuencia angular ( frecuencia de Larmor ) con el campo magnético apuntando sobre el eje z:

${\displaystyle \omega _ {0}=-\gamma B_ {0}}$

El signo menos es necesario. Refleja que la J está girando en la mano izquierda cuando el pulgar apunta hacia el campo H.

Cuando se activa el campo magnético giratorio (BR ₎ , con frecuencia angular ω. En el sistema de referencia giratorio del campo giratorio, la ecuación de movimiento es:

${\displaystyle {\frac {d{\vec {J_{R}}}}{dt}}={\frac {d{\vec {J}}}{dt}}-{\vec {J}}\times {\vec {\omega }}}$

o

${\displaystyle {\frac {d{\vec {J_{R}}}}{dt}}=\hbar {\vec {J}}\times ({\vec {B_{0}}}+{\vec {B_{R}}})-{\vec {J}}\times {\vec {\omega }}}$

si${\displaystyle \gamma B_{0}=\omega _{0}}$, el campo estático se cancela y el espín ahora precesa alrededor de H _R con frecuencia angular de Rabi

${\displaystyle \omega _{R}=\hbar B_{R}}$

Dado que el campo giratorio es perpendicular al campo estático, el giro en el sistema de referencia giratorio ahora puede alternar entre arriba y abajo.

Variando ω _R , se puede obtener una inversión máxima y determinar el momento magnético.

El montaje experimental consta de 3 partes: un campo magnético no homogéneo en la parte frontal, el campo giratorio en el medio y otro campo magnético no homogéneo en el extremo.

Tras atravesar el primer campo no homogéneo, los átomos se dividen en dos haces correspondientes a los estados de espín hacia arriba y hacia abajo. Seleccione uno de los haces (por ejemplo, el de espín hacia arriba) y déjelo pasar por el campo giratorio. Si la frecuencia (ω) del campo giratorio es igual a la frecuencia de Larmor, producirá una alta intensidad en el otro haz (el de espín hacia abajo). Al variar la frecuencia hasta obtener la máxima intensidad, se puede determinar la frecuencia de Larmor y el momento magnético del átomo.

https://web.archive.org/web/20160325004825/https://www.colorado.edu/physics/phys7550/phys7550_sp07/extras/Ramsey90_RMP.pdf

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