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) .
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]