Rabi e Ressonância Magnética
Por Alaina G. Levine
Isidor Isaac Rabi
Isidor Isaac Rabi (1898-1988) foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física em 1944 para o desenvolvimento de um “método de ressonância para a gravação de propriedades magnéticas dos núcleos atômicos”. His extensive research at Columbia University on investigations into the nature of the force that holds atomic nuclei together led to the creation of the molecular-beam magnetic-resonance method. Usando este sistema, os físicos foram finalmente capazes de detectar e medir momentos magnéticos dos núcleos. “The precise measurements yielded by this method made possible such subsequent applications as the atomic clock … and the laser, as well as the nuclear magnetic resonance imaging used in diagnostic medicine.. O método de Rabi forneceu a técnica central para virtualmente todas as experiências de feixes moleculares e atômicos.Rabi nasceu em Raymanov, Áustria, em 29 de julho de 1898. Ele se formou na Universidade Cornell com um Bacharel em Química em 1919, e recebeu seu Ph. D. in Physics from Columbia University in 1927. Seu trabalho centrou-se nas propriedades magnéticas dos cristais, e levou-o para passar dois anos trabalhando na Europa, colaborando em diferentes momentos, com alguns dos grandes cientistas do dia, incluindo Arnold Sommerfeld, Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Otto Stern, e Werner Heisenberg. Em seu retorno em 1929, Rabi foi nomeado professor de Física Teórica na Universidade de Columbia, e em menos de 10 anos, subiu ao posto de professor titular.
na década de 1930, os físicos sabiam que o núcleo atômico é composto por dois tipos de partículas, prótons positivamente carregados e partículas neutras chamadas nêutrons. Ao redor do núcleo está uma nuvem de elétrons carregados negativamente. Os físicos descobriram que elétrons, prótons e nêutrons se comportam como se estivessem girando sobre seus eixos. Isto resulta em uma propriedade chamada momento angular de rotação, que gera um campo magnético e um “momento magnético” associado, em que as partículas agem como pequenos ímãs de barra com pólos norte e sul. Quando colocado em um forte campo magnético externo, o” momento magnético ” de um núcleo tende a alinhar-se com ou contra o campo externo, assim como observamos ímãs de barras comuns para se comportar. 2
Rabi previu que os momentos magnéticos dos núcleos poderiam ser induzidos a inverter a sua orientação magnética se eles absorvem a energia de uma onda eletromagnética de freqüência. Eles também emitiriam essa mesma quantidade de energia em cair de volta para a orientação de energia mais baixa, e Rabi seria capaz de detectar esta transição de um estado de energia para o outro. Ele chamou este método de ressonância magnética do feixe molecular.Os experimentos de Rabi envolveram a passagem de um feixe de moléculas de cloreto de lítio através de uma câmara de vácuo e a manipulação do feixe com diferentes campos magnéticos. Para provocar os momentos magnéticos dos núcleos a girar, ele banhou o feixe molecular em ondas de rádio, variando a força do campo magnético. Este uso de diferentes ondas de rádio foi sugerido pelo físico holandês Cornelius J. Gorter.3
ao ajustar o campo magnético externo e a frequência de rádio, ele foi de fato capaz de observar a absorção de ressonância magnética. O momento magnético dos núcleos mudou de direção, e uma vez que cada átomo ou molécula tem um padrão característico de frequências de ressonância, Rabi percebi que ele poderia detectar uma série de ressonâncias em diferentes moléculas que podem ser usadas para identificar o tipo de átomo ou molécula e, em última análise, dando mais detalhes na estrutura molecular.4
In 1946 Edward Purcell and Felix Bloch independently found a way to study the magnetic resonance properties of atoms and molecules in solids and liquids, instead of individual atoms or molecules as in Rabi’s molecular beam method. Mais tarde, a ressonância magnética nuclear foi desenvolvida para a técnica de imagem que agora é comumente usado para o diagnóstico médico. As primeiras imagens foram produzidas no início da década de 1970, e o primeiro sujeito humano vivo foi fotografado em 1977. Máquinas de ressonância magnética tornaram-se comercialmente disponíveis na década de 1980, e agora são comumente usados para imagiologia estruturas internas do corpo, especialmente tecidos moles como o cérebro.Pouco antes de morrer em janeiro de 1988, Rabi foi fotografado em uma máquina de ressonância magnética. “Foi assustador. Vi-me naquela máquina”, disse ele. “Nunca pensei que o meu trabalho chegasse a isto.”
Enquanto Rabi da maior legado é a descoberta da ressonância magnética como uma maneira de ver o interior e identificar átomos, ele também é creditado por ajudar no desenvolvimento do radar, criando o conceito do CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, em Genebra, na Suíça (e agora o mundo, o maior laboratório de física de partículas), e como um dos fundadores do Brookhaven National Laboratory, em Upton, nova york.5
Copyright © Alaina G. Levine, 2008.
1 “Isidor Isaac Rabi.”Encyclopædia Britannica. 2008. 29 ago. 2008. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/487952/Isidor-Isaac-Rabi.
2 ” A Life-Saving Window on the Mind and Body: the Development of Magnetic Resonance Imaging,” Beyond Discovery, The National Academies.
3 Ibid.
4 “Isidor Rabi: Scientists and Citizen,” by John S. Rigden, APS News, July 1998.Isidor Isaac Rabi.”Encyclopædia Britannica. 2008. Encyclopædia Britannica Online. 02 Set. 2008.
