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Efecto Paschen-Back

1912
  • Friedrich Paschen
  • Ernst Back
Físico realizando experimentos de espectroscopia en un fuerte campo magnético.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El efecto Paschen-Back se produce en presencia de un campo magnético muy fuerte, donde Zeeman La energía de desdoblamiento se vuelve mucho mayor que la energía de interacción de estructura fina (espín-órbita). En este régimen, se rompe el acoplamiento entre el momento angular orbital ([latex]vec{L}[/latex]) y el momento angular de espín ([latex]vec{S}[/latex]). Ambos precesan independientemente alrededor del fuerte campo magnético externo, simplificando el patrón espectral.

The Paschen-Back effect represents the high-field limit of the Zeeman effect. While the anomalous Zeeman effect describes the case where the external field is a small perturbation compared to the internal spin-orbit coupling, the Paschen-Back effect describes the opposite scenario. When the magnetic field is sufficiently strong, the interaction energy of the magnetic moments with the external field, [latex]\hat{H}_Z[/latex], dominates over the spin-orbit interaction Hamiltonian, [latex]\hat{H}_{SO}[/latex].

Como resultado, [latex]vec{L}[/latex] y [latex]vec{S}[/latex] se desacoplan efectivamente. Los números cuánticos "buenos" ya no son J y [latex]m_J[/latex], sino [latex]m_L[/latex] y [latex]m_S[/latex], que describen las proyecciones independientes del momento angular orbital y de espín a lo largo del eje del campo magnético. El desplazamiento de energía de primer orden viene dado entonces por la suma de las interacciones independientes: [latex]Delta E = (m_L + g_s m_S)mu_B B[/latex]. Con [latex]g_s approx 2[/latex], esto conduce a un patrón de desdoblamiento que se asemeja mucho al triplete de Zeeman normal, aunque la interacción de estructura fina, ahora tratada como una pequeña perturbación, hace que cada una de estas líneas tenga una pequeña subestructura residual. La transición del régimen anómalo de Zeeman al régimen de Paschen-Back es continua y puede calcularse utilizando teorías de campo intermedio.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Física atómica y molecular

Tipo

Fenómeno físico

Ruptura

Incremental

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • El efecto Zeeman en campos débiles
  • La teoría de la estructura fina y el acoplamiento espín-órbita
  • la disponibilidad de técnicas para generar campos magnéticos fuertes, como el electroimán de Weiss
  • avances en espectroscopia de alta resolución

Aplicaciones

  • espectroscopia de objetos astrofísicos con campos magnéticos inmensos (por ejemplo, estrellas de neutrones, enanas blancas)
  • Investigación en laboratorios de física de alto campo utilizando imanes superconductores
  • Comprender la estructura atómica en condiciones físicas extremas
  • Prueba de la electrodinámica cuántica (EDC) en el límite del campo fuerte
  • diagnóstico para plasmas de alta densidad

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: efecto Paschen-Back, campo magnético intenso, estructura fina, desacoplamiento espín-órbita, espectroscopia, física atómica, límite de campo alto, mecánica cuántica, niveles de energía, desacoplamiento.

Contexto histórico

Efecto Paschen-Back

1907
1909
1910
1912
1915
1915-11
1916
1907
1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1916
1917

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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