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 существу, все случаи появления дублетов в природе возникают из-за вращательной симметрии ; спин 1/2 связан с фундаментальным представлением группы Ли SU(2) .
Термин «дублет» появился в начале 19 века, когда было замечено, что определенные спектральные линии ионизированного возбужденного газа расщепляются на две части под воздействием сильного магнитного поля , в результате эффекта, известного как аномальный эффект Зеемана . Такие спектральные линии наблюдались не только в лаборатории, но и в астрономических спектроскопических наблюдениях, что позволило астрономам сделать вывод о существовании и измерить силу магнитных полей вокруг Солнца, звезд и галактик. И наоборот, именно наблюдение дублетов в спектроскопии позволило физикам сделать вывод, что электрон имеет спин и, более того, величина спина должна быть равна 1/2. Более подробную информацию см. в разделе истории 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 в атомном ядре со спином 1/2 возникает спектроскопический дублет , расщепление дублета которого происходит в радиочастотном диапазоне. Применяя магнитное поле и тщательно настраивая радиочастотный передатчик, ядерные спины переворачиваются и повторно излучают излучение в результате эффекта, известного как цикл Раби . Сила и частота излучаемых радиоволн позволяют измерить концентрацию таких ядер. Другое потенциальное применение — использование дублетов в качестве излучающего слоя в светоизлучающих диодах (СИД). Преимущество этих материалов состоит в том, что они имеют 100% теоретическую квантовую эффективность, основанную на статистике спина, тогда как синглетные и триплетные системы имеют значительно более низкую эффективность или используют благородные металлы, такие как Pt и Ir, для излучения света. [1]