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Paschen-Back Effect

1912
  • Friedrich Paschen
  • Ernst Back
Physicist conducting spectroscopy experiments in a strong magnetic field.

(画像はイメージです)

パッシェンバック効果は、非常に強い磁場が存在する場合に発生します。 ジーマン 分裂エネルギーは、微細構造(スピン軌道)相互作用エネルギーよりもはるかに大きくなります。この領域では、軌道角運動量([latex]vec{L}[/latex])とスピン角運動量([latex]vec{S}[/latex])の間の結合が切断されます。これらは強い外部磁場の周りを独立して歳差運動し、スペクトルパターンが単純化されます。

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].

その結果、[latex]vec{L}[/latex]と[latex]vec{S}[/latex]は実質的に分離されます。「良い」量子数はもはやJと[latex]m_J[/latex]ではなく、磁場軸に沿った軌道角運動量とスピン角運動量の独立した射影を表す[latex]m_L[/latex]と[latex]m_S[/latex]になります。一次のエネルギーシフトは、独立した相互作用の和によって与えられます。[latex]Delta E = (m_L + g_s m_S)mu_B B[/latex]。[latex]g_s approx 2[/latex]の場合、これは通常のゼーマン三重項によく似た分裂パターンをもたらしますが、微細構造相互作用は小さな摂動として扱われるため、これらの各線に小さな残留サブ構造が生じます。異常ゼーマン領域からパッシェン・バック領域への遷移は連続的であり、中間場理論を用いて計算することができる。

UNESCO Nomenclature: 2202
原子・分子物理学

タイプ

物理現象

混乱

増分

使用法

ニッチ/専門分野

前駆物質

  • 弱い磁場におけるゼーマン効果
  • 微細構造とスピン軌道結合の理論
  • the availability of techniques to generate strong magnetic fields, such as the Weiss electromagnet
  • advances in high-resolution spectroscopy

アプリケーション

  • 巨大な磁場を持つ天体(例えば、中性子星、白色矮星)の分光観測
  • 超伝導磁石を用いた高磁場物理学実験室での研究
  • 極限的な物理条件下における原子構造の理解
  • 強磁場極限における量子電磁力学(QED)の検証
  • 高密度血漿の診断

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:パッシェン・バック効果、強磁場、微細構造、スピン軌道デカップリング、分光法、原子物理学、高磁場限界、量子力学、エネルギー準位、デカップリング。

歴史的背景

Paschen-Back Effect

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

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