Rabi Og Magnetisk Resonans
Av Alaina G. Levine
Isidor Isaac Rabi
Isidor Isaac Rabi (1898-1988) ble tildelt nobelprisen I Fysikk I 1944 For Å Ha Utviklet En «Resonansmetode For Registrering Av De Magnetiske Egenskapene Til Atomkjerner». Hans omfattende forskning ved Columbia University på undersøkelser i naturen av kraften som holder atomkjerner sammen førte til etableringen av molekylærstråle magnetisk resonansdeteksjonsmetode. Ved hjelp av dette systemet kunne fysikere endelig oppdage og måle magnetiske øyeblikk av kjernene. «De nøyaktige målingene som ble gitt ved denne metoden, muliggjorde slike påfølgende applikasjoner som atomur…og laseren, samt kjernemagnetisk resonansavbildning som brukes i diagnostisk medisin.. Rabis metode ga den sentrale teknikken for nesten alle molekylære og atombjelke eksperimenter.»1
Rabi ble født I Raymanov, Østerrike, 29. juli 1898. Han ble uteksaminert Fra Cornell University med En Bachelor I Kjemi i 1919, og fikk Sin Ph. D. i Fysikk Fra Columbia University i 1927. Hans arbeid fokuserte på de magnetiske egenskapene til krystaller, og førte ham til å tilbringe to år i Europa, samarbeide på forskjellige tidspunkter med Noen av de store forskerne i dag, inkludert Arnold Sommerfeld, Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Otto Stern, Og Werner Heisenberg. Da Han kom tilbake i 1929 ble Rabi utnevnt til foreleser i Teoretisk Fysikk Ved Columbia University, og på mindre enn 10 år steg Han til graden professor.
på 1930-tallet visste fysikere at atomkjernen består av to typer partikler, positivt ladede protoner og nøytrale partikler kalt nøytroner. Rundt kjernen er en sky av negativt ladede elektroner. Fysikere hadde oppdaget at elektroner, protoner og nøytroner oppfører seg som om de spinner om sine akser. Dette resulterer i en egenskap som kalles spinnvinkelmoment, som genererer et magnetfelt og et tilhørende «magnetisk øyeblikk», hvor partiklene virker som små stangmagneter med nord-og sørpolen. Når det plasseres i et sterkt eksternt magnetfelt, har det» magnetiske øyeblikket » av en kjerne en tendens til å justere seg med eller mot det ytre feltet, akkurat som vi observerer vanlige stangmagneter for å oppføre seg. 2
Rabi spådde at de magnetiske øyeblikkene til kjerner kunne induseres til å vende sin magnetiske orientering hvis de absorberte energi fra en elektromagnetisk bølge av riktig frekvens. De ville også sende ut samme mengde energi i å falle tilbake til lavere energieretning, og Rabi ville kunne oppdage denne overgangen fra en energitilstand til den andre. Han kalte denne metoden molekylær stråle magnetisk resonans.
Rabis eksperimenter involverte å sende en stråle av litiumkloridmolekyler gjennom et vakuumkammer og manipulere strålen med forskjellige magnetfelt. For å provosere de magnetiske øyeblikkene til kjernene til å vende, badet han molekylstrålen i radiobølger mens han varierte magnetfeltstyrken. Denne bruken av varierende radiobølger ble foreslått av den nederlandske fysikeren Cornelius J. Gorter.3
ved å justere det eksterne magnetfeltet og radiofrekvensen kunne han faktisk observere magnetisk resonansabsorpsjon. Det magnetiske øyeblikket til kjernene endret retning, og siden hvert atom eller molekyl har et karakteristisk mønster av resonansfrekvenser, innså Rabi at Han kunne oppdage en rekke resonanser i forskjellige molekyler som kunne brukes til å identifisere typen atom eller molekyl og til slutt gi mer detalj i molekylær struktur.4
I 1946 Fant Edward Purcell og Felix Bloch uavhengig en måte å studere de magnetiske resonansegenskapene til atomer og molekyler i faste stoffer og væsker, i stedet for individuelle atomer eller molekyler som I Rabis molekylære strålemetode. Senere ble kjernemagnetisk resonans videreutviklet til avbildningsteknikken som nå ofte brukes til medisinsk diagnose. De første bildene ble tatt tidlig på 1970-tallet, og det første levende menneskefaget ble tatt i 1977. MR-maskiner ble kommersielt tilgjengelige på 1980-tallet, og brukes nå ofte til å avbilde interne kroppsstrukturer, spesielt myke vev som hjernen.
Kort tid før Han døde i januar 1988, Ble Rabi avbildet i EN MR-maskin. «Det var uhyggelig. Jeg så meg selv i den maskinen, » sa han. «Jeg trodde aldri arbeidet mitt ville komme til dette .»
Mens Rabi største arv er oppdagelsen av magnetisk resonans som måte å se innsiden og identifisere atomer, er Han også kreditert med å hjelpe i utviklingen av radar, skape begrepet CERN, Den Europeiske Organisasjonen For Kjernefysisk Forskning I Geneve, Sveits (og nå verdens største partikkelfysikk laboratorium), og som en av grunnleggerne Av Brookhaven National Laboratory, I Upton, NY.5
Opphavsrett © Alaina G. Levine, 2008.
1 » Isidor Isaac Rabi.»Encyclopediaæ Britannica. 2008. 29 Aug. 2008. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/487952/Isidor-Isaac-Rabi.
2 «Et Livreddende Vindu på Sinn og Kropp: Utviklingen Av Magnetisk Resonansavbildning,» Utover Discovery, De Nasjonale Akademiene.
3 Ibid.
4 «Isidor Rabi: Forskere Og Borger,» Av John S. Rigden, APS News, juli 1998.
5 ‘ Isidor Isaac Rabi.»Encyclopediaæ Britannica. 2008. Encyclopediaæ Britannica Online. 02 Sett. 2008.
