Rabi a Magnetické Rezonance
Alaina G. Levine
Isidor Isaac Rabi
Isidor Isaac Rabi (1898-1988) byla udělena Nobelova Cena za Fyziku v roce 1944 pro rozvoj „metoda rezonance pro záznam magnetických vlastností atomových jader“. Jeho rozsáhlý výzkum na Kolumbijské univerzitě o vyšetřování povahy síly, která drží atomová jádra pohromadě, vedl k vytvoření metody detekce magnetické rezonance molekulárního paprsku. Pomocí tohoto systému byli fyzici konečně schopni detekovat a měřit magnetické momenty jader. „Přesná měření získaná touto metodou umožnila takové následné aplikace, jako jsou atomové hodiny…a laser, stejně jako zobrazování nukleární magnetickou rezonancí používané v diagnostické medicíně.. Rabiho metoda poskytla Ústřední techniku pro prakticky všechny experimenty s molekulárními a atomovými paprsky.“1
Rabi se narodil v rakouském Raymanově 29. července 1898. Vystudoval Cornell University s bakalářským v oboru chemie v roce 1919, a získal titul Ph.D. ve fyzice na Kolumbijské univerzitě v roce 1927. Jeho práce se zaměřením na magnetické vlastnosti krystalů, a vedl ho, aby strávit dva roky práce v Evropě, spolupráce v různých dobách se některé z velkých vědců na den včetně Arnold Sommerfeld, Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Otto Stern, a Werner Heisenberg. Po svém návratu v roce 1929 byl Rabi jmenován lektorem teoretické fyziky na Kolumbijské univerzitě a za méně než 10 let se dostal do hodnosti řádného profesora.
V roce 1930, fyzici věděli, že atomové jádro je složeno ze dvou druhů částic, kladně nabité protony a neutrální částice zvané neutrony. Kolem jádra je oblak záporně nabitých elektronů. Fyzici zjistili, že elektrony, protony a neutrony se chovají, jako by se otáčely kolem svých OS. To má za následek vlastnost-spin moment hybnosti, který vytváří magnetické pole, a související „magnetický moment“, v němž na částice působí jako malé tyčové magnety se severním a jižním pólu. Když je umístěn v silném vnějším magnetickém poli,“ magnetický moment “ jádra má tendenci se vyrovnávat s vnějším polem nebo proti němu, stejně jako pozorujeme chování běžných barových magnetů. 2
Rabi předpověděl, že magnetické momenty jader může být vyvolán flip jejich magnetickou orientaci, pokud se vstřebává energii z elektromagnetických vln na správnou frekvenci. Oni by také vydávat to stejné množství energie, v pádu zpět do nižší energetické orientace, a Rabi by být schopen detekovat tento přechod z jednoho energetického stavu do druhého. Tuto metodu nazval magnetickou rezonancí molekulárního paprsku.
rabiho experimenty zahrnovaly průchod paprsku molekul chloridu lithného vakuovou komorou a manipulaci s paprskem různými magnetickými poli. Aby vyprovokoval magnetické momenty jader k převrácení, koupal molekulární paprsek v rádiových vlnách při změně síly magnetického pole. Toto použití různých rádiových vln navrhl nizozemský fyzik Cornelius J. Gorter.3
úpravou vnějšího magnetického pole a rádiové frekvence byl ve skutečnosti schopen pozorovat absorpci magnetické rezonance. Magnetický moment jádra změnil směr, a protože každý atom nebo molekula má charakteristický vzor rezonanční frekvence, Rabi uvědomil, že by mohl odhalit řadu rezonancí v různých molekul, které by mohly být použity k identifikaci typu atom nebo molekulu a nakonec dává více detailů do molekulární struktury.4
V roce 1946 Edward Purcell a Felix Bloch, nezávisle našel způsob, jak studovat magnetické rezonance, vlastnosti atomů a molekul do pevných látek a kapalin, místo jednotlivých atomů nebo molekul, jako v Rabí je molekulární metoda paprsek. Později byla nukleární magnetická rezonance dále vyvinuta do zobrazovací techniky, která se nyní běžně používá pro lékařskou diagnostiku. První snímky byly vyrobeny na počátku 70. let a první živý lidský subjekt byl zobrazen v roce 1977. MRI stroje se stal komerčně dostupné v roce 1980, a jsou nyní běžně používaný pro zobrazování vnitřní struktury těla, především měkkých tkání, jako je mozek.
krátce předtím, než zemřel v lednu 1988, byl Rabi zobrazen na MRI stroji. „Bylo to děsivé. Viděl jsem se v tom stroji, “ řekl. „Nikdy jsem si nemyslel, že moje práce přijde k tomu.“
Zatímco Rabi největší dědictví je objev magnetické rezonance jako způsob, jak se podívat dovnitř a identifikovat atomy, on je také připočítán s pomáháním ve vývoji radaru, vytváření koncepce CERN, Evropská Organizace pro Jaderný Výzkum v Ženevě, Švýcarsko (a teď svět je největší laboratoř fyziky částic), a jako jeden ze zakladatelů Brookhaven National Laboratory v Uptonu, new york.5
Copyright © Alaina G.Levine, 2008.
1 “ Isidor Isaac Rabi.“Encyclopædia Britannica. 2008. 29.srpna. 2008. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/487952/Isidor-Isaac-Rabi.
2 „život zachraňující okno na mysli a těle: vývoj zobrazování magnetickou rezonancí“, za objevem, Národní akademie.
3 tamtéž.
4 „Isidor Rabi: Scientists and Citizen,“ by John s. Rigden, APS News, July 1998.
5 ‚ Isidor Isaac Rabi.“Encyclopædia Britannica. 2008. Encyclopædia Britannica Online. 02 září. 2008.
