Почему у углерода-12 нулевой ядерный спин?

При изучении теории ЯМР в моем учебнике объяснялось, что только ядра с нечетными массовыми числами являются ЯМР-активными, потому что они имеют нецелые спиновые квантовые числа, а ядра с четным массовым числом и атомным номером имеют спин I=0.

Это не имеет большого смысла для меня. ЯМР работает, создавая магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимися зарядами (такими как протон или электрон), которые также создают магнитное поле. Так почему же ядро ​​углерода-12 «невидимо» для ЯМР?

Другими словами, если мы рассматриваем каждый протон как миниатюрный стержневой магнит, способный переключаться между альфа- и бета-состояниями (параллельными и антипараллельными), что мешает протонам «реверсировать спин» в ядре углерода-12?

Во всей периодической таблице можно найти значения ядерного спина в диапазоне от I = 0 до I = 8 с шагом в ½ единицы. Протоны и нейтроны имеют чистый спин ½, но это происходит из-за спинового взаимодействия между элементарными частицами (кварками), из которых они состоят. В результате этой сложности не существует простой формулы для предсказания I на основе количества протонов и нейтронов в атоме. mri-q.com/predict-nuclear-spin-i.html
Вы упускаете из виду то, что нуклоны также взаимодействуют друг с другом , организуя себя так, что их магнитные моменты эффективно компенсируются. Следовательно, вам нужно рассматривать все ядро ​​​​как единое целое.
@lemon, в таком случае, почему у C-13 I = 0,5, а у H-2 I = 1? Оба имеют один "неспаренный" протон...
@Nova Deuterium as имеет добавление непарных нейтронов 1 / 2 со спином, образующим нечетно-нечетное ядро, тогда как C-13 является четно-нечетным с вкладом только неспаренного протона.
@Nova Я также должен добавить, что из-за зависимости ядерной силы от изоспина дейтерий стабилен только тогда, когда спины нейтрона и протона параллельны, следовательно я г "=" 1 / 2 + 1 / 2 "=" 1 .
Но нейтроны не имеют заряда, так почему их вращение так важно? Это связано с сильным или слабым ядерным взаимодействием?
@Nova Как объясняется в вашей книге, все фермионы (частицы с полуцелым спином) ведут себя как маленькие магниты и будут прецессировать в магнитном поле. Это связано с их вращением, а не с их зарядом (см. en.wikipedia.org/wiki/Neutron_magnetic_moment ).

Ответы (1)

Взаимодействие между нуклонами в ядре очень сильное, поэтому изменения энергии, связанные с переворотом спина, очень велики. Первые несколько энергетических уровней ядра углерода можно найти в этом документе . Энергетическое расстояние между основным состоянием Дж "=" 0 и первое возбужденное состояние Дж "=" 2 составляет 4,44 МэВ. Это немного по меркам современных ускорителей, но слишком много, чтобы переход был вызван внешним магнитным полем.

Так что с точки зрения ЯМР атом углерода ведет себя как элементарная частица с нулевым спином без внутренних возбуждений.

Почему у углерода-12 нулевой ядерный спин?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v