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Efeito Paschen-Back

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

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O efeito Paschen-Back ocorre na presença de um campo magnético muito forte, onde o Zeeman A energia de desdobramento torna-se muito maior do que a energia de interação de estrutura fina (spin-órbita). Nesse regime, o acoplamento entre o momento angular orbital ([latex]vec{L}[/latex]) e o momento angular de spin ([latex]vec{S}[/latex]) é rompido. Eles precessam independentemente em torno do forte campo magnético externo, simplificando o padrão 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] e [latex]vec{S}[/latex] são efetivamente desacoplados. Os números quânticos "bons" não são mais J e [latex]m_J[/latex], mas sim [latex]m_L[/latex] e [latex]m_S[/latex], que descrevem as projeções independentes do momento angular orbital e de spin ao longo do eixo do campo magnético. O deslocamento de energia de primeira ordem é então dado pela soma das interações independentes: [latex]Delta E = (m_L + g_s m_S)mu_B B[/latex]. Com [latex]g_s approx 2[/latex], isso leva a um padrão de desdobramento que se assemelha bastante ao tripleto Zeeman normal, embora a interação de estrutura fina, agora tratada como uma pequena perturbação, faça com que cada uma dessas linhas tenha uma pequena subestrutura residual. A transição do regime Zeeman anômalo para o regime Paschen-Back é contínua e pode ser calculada usando teorias de campo intermediário.

UNESCO Nomenclature: 2202
Física atômica e molecular

Tipo

Fenômeno físico

Interrupção

Incremental

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • o efeito Zeeman em campos fracos
  • a teoria da estrutura fina e do acoplamento spin-órbita
  • the availability of techniques to generate strong magnetic fields, such as the Weiss electromagnet
  • advances in high-resolution spectroscopy

Aplicações

  • Espectroscopia de objetos astrofísicos com campos magnéticos imensos (por exemplo, estrelas de nêutrons, anãs brancas)
  • pesquisa em laboratórios de física de alto campo usando ímãs supercondutores
  • Compreendendo a estrutura atômica em condições físicas extremas.
  • Testando a eletrodinâmica quântica (QED) no limite de campo forte
  • diagnósticos para plasmas de alta densidade

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: efeito Paschen-Back, campo magnético forte, estrutura fina, desacoplamento spin-órbita, espectroscopia, física atômica, limite de alto campo, mecânica quântica, níveis de energia, desacoplamento.

Contexto histórico

Efeito Paschen-Back

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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