Método de resonancia Rabi - Rabi resonance method

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

Presentamos un tratamiento clásico aquí.

Teoría

Cuando solo se activa el campo magnético estático (B ₀ ), el giro 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 giro 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 ambiental en el giro.

La resolución da la frecuencia angular (frecuencia de Larmor ) con el campo magnético apuntando en el eje z:

${\ Displaystyle \ omega _ {0} = - {\ frac {\ gamma} {\ hbar}} B_ {0}}$

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

cuando se enciende el campo magnético giratorio (B _R ), con frecuencia angular ω. En el marco giratorio del campo giratorio, la ecuación de movimiento es:

${\ Displaystyle {\ frac {d {\ vec {J_ {R}}}} {dt}} = {\ frac {d {\ vec {J}}} {dt}} - {\ vec {J}} \ veces {\ vec {\ omega}}}$

o

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

si , el campo estático se canceló, y solo el marco de rotación "durmiente". y el giro ahora es preceso alrededor de H _R con frecuencia angular frecuencia Rabi${\ displaystyle {\ frac {\ gamma} {\ hbar}} B_ {0} = \ omega}$

${\ Displaystyle \ omega _ {R} = {\ frac {\ gamma} {\ hbar}} B_ {R}}$

Dado que el campo giratorio es perpendicular al campo estático. el giro en el marco giratorio ahora puede cambiar entre arriba y abajo.

barriendo ω _R , se puede obtener un giro máximo y determinar el momento magnético.

Experimentar

La configuración del experimento contiene 3 partes: un campo magnético no homogéneo al frente, el campo giratorio en el medio y otro campo magnético no homogéneo al final.

Los átomos después de pasar el primer campo no homogéneo se dividirán en 2 haces correspondientes al estado de rotación hacia arriba y hacia abajo. Seleccione una viga (estado de giro, por ejemplo) y déjela pasar por el campo giratorio. Si el campo giratorio tiene una frecuencia (ω) igual a la frecuencia de Larmor, producirá una alta intensidad del otro haz (estado de giro hacia abajo). Al barrer la frecuencia para obtener una intensidad máxima, se puede averiguar la frecuencia de Larmor y el momento magnético del átomo.

Referencias y notas

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

Ver también

• Frecuencia rabi
• Ciclo de rabi
• Problema de rabi