stringtranslate.com

Дублетное состояние

Примеры атомов в синглетном , дублетном и триплетном состояниях.

В квантовой механике дублет это составное квантовое состояние системы с эффективным спином 1/2, такое, что существует два разрешенных значения спиновой компоненты, −1/2 и +1/2. Квантовые системы с двумя возможными состояниями иногда называют двухуровневыми системами . По сути, все случаи дублетов в природе возникают из-за вращательной симметрии ; спин 1/2 связан с фундаментальным представлением группы Ли SU(2) .

История и применение

Термин «дублет» появился в начале 19 века, когда было замечено, что некоторые спектральные линии ионизированного, возбужденного газа расщепляются на две под воздействием сильного магнитного поля , в эффекте, известном как аномальный эффект Зеемана . Такие спектральные линии наблюдались не только в лабораторных условиях, но и в астрономических спектроскопических наблюдениях, что позволило астрономам сделать вывод о существовании и измерить силу магнитных полей вокруг Солнца, звезд и галактик. Напротив, именно наблюдение дублетов в спектроскопии позволило физикам сделать вывод о том, что у электрона есть спин, и что, кроме того, величина спина должна быть 1/2. Более подробную информацию см. в разделе «История» статьи о спине (физика) .

Дублеты продолжают играть важную роль в физике. Например, медицинская технология магнитно-резонансной томографии основана на ядерном магнитном резонансе . В этой технологии спектроскопический дублет возникает в атомном ядре со спином 1/2 , расщепление дублета которого находится в радиочастотном диапазоне. Применяя как магнитное поле, так и тщательно настраивая радиочастотный передатчик, ядерные спины будут переворачиваться и повторно излучать излучение в эффекте, известном как цикл Раби . ​​Сила и частота излучаемых радиоволн позволяют измерять концентрацию таких ядер. Другим потенциальным применением является использование дублетов в качестве излучающего слоя в светодиодах (LED). Эти материалы имеют преимущество в том, что имеют 100% теоретическую квантовую эффективность, основанную на статистике спина, тогда как синглетные и триплетные системы имеют значительно более низкую эффективность или полагаются на благородные металлы, такие как Pt и Ir, для излучения света. [1]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Имран, Мухаммад; Верманн, Калеб; Чен, Марк (2020). «Влияние открытой оболочки на оптоэлектронные свойства: антиамбиполярный перенос заряда и эмиссия дублета анти-Каши из N-замещенного бисфеналенила». Журнал Американского химического общества . 142 (1): 38–43. doi :10.1021/jacs.9b10677. PMID  31854979. S2CID  209418125.