Поскольку ЯМР-резонансы чрезвычайно узки, их положение можно измерить с очень высокой степенью точности, что, однако, не повышает сразу же точность измерения магнитного момента ядра, т.к. существует магнитное экранирование, создаваемое окружающими молекулами и вызывающее так называемый химический сдвиг резонанса. Н.Рамзей вывел общее теоретическое выражение для химических сдвигов и выполнил приближенные вычисления для большого числа молекул. Однако точность таких вычислений, как правило, ниже точности резонансных измерений. Хотя это обстоятельство является недостатком с точки зрения точного измерения магнитных моментов ядер, благодаря ему метод ЯМР нашел свое самое важное применение – в химии. Поскольку относительные химические сдвиги можно определить экспериментально и, кроме того, они заметно зависят от типа молекулы и расположения в ней ядра, точные измерения резонансных частот оказались мощным средством химического анализа. Из-за узости ЯМР-резонансов и необходимости использования сильных магнитных полей неизвестные магнитные моменты труднее определять методом ЯМР, чем методом молекулярных пучков. Поэтому большинство магнитных моментов ядер были впервые обнаружены и измерены методом молекулярных пучков, хотя позднее многие резонансы были измерены с большей точностью методом ЯМР. См. также ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ; СПЕКТРОСКОПИЯ.

Другие методы. Некоторые ядерные моменты определялись методами радиоспектроскопии: ионы захватываются электрическими и магнитными полями, после чего измеряются их магнитные моменты и константы внутренних взаимодействий. Такие методы оказались особенно эффективными с появлением методики лазерного охлаждения, позволившей охлаждать ионы до температур в несколько микрокельвинов, при которых ничтожно малы доплеровские эффекты уширения линий первого и второго порядков. Особенно важный пример – измерения магнитного момента электрона, проведенные Х.Демельтом и его сотрудниками. Эти измерения дали значение

m_e = 1,001159652193(10)m₀,

которое согласуется с предсказаниями квантовой электродинамики в пределах 10 знаков после запятой.

В настоящее время имеется также возможность захвата и лазерного охлаждения нейтральных атомов, которые затем используются для точных измерений.

Результаты измерений. С точки зрения теории ядра заслуживают внимания следующие результаты.

Магнитные моменты протона ₁H¹ и нейтрона ₀n¹ отличаются от ядерного магнетона, хотя исходное предсказание заключалось в том, что первый должен быть точно равен ядерному магнетону, а второй – нулю.

Разность магнитного момента дейтрона ₁H² и суммы магнитных моментов протона и нейтрона хотя и мала, имеет конечное значение. Это означает, что моменты протона и нейтрона в дейтроне аддитивны лишь приблизительно.

Магнитный момент ₁H³ отличается от магнитного момента протона на 6,6%, хотя теоретически они должны быть равны.

У дейтрона имеется электрический квадрупольный момент, т.е. он отклоняется от сферической симметрии (имея форму мяча для игры в регби), тогда как теоретически предсказывалось, что он должен был бы обладать сферической симметрией.

Измеренный магнитный момент электрона согласуется с предсказанным квантовой электродинамикой вплоть до десятого знака после запятой. См. также ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ; МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС; МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА; МЕХАНИКА; КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА; СПЕКТР; СПЕКТРОСКОПИЯ.

ЯДЕРНЫЕ МОМЕНТЫ
Ядро	Спин (в ед. h/2p )	Магнитный момент (в ядерных магнетонах)	Квадрупольный момент* (в ед. 10–24 см2)
0n1	1/2	–1,9131	0
1H1	1/2	2,7927	0
1H2	1	0,8574	0,00282
1H3	1/2	2,9788	0
2He3	1/2	–2,1275	0
2He4	0	0	0
3Li6	1	0,8220
3Li7	3/2	3,2563
4Be9	3/2	–1,1774	0
5Be10	3	1,8008	0,06
5Be11	3/2	2,6885	0,0355
6C12	0	0	0
6C13	1/2	0,7024	0
6C14	0	0	0
7N14	1	0,4037	0,02
7N15	1/2	–0,2831	0
8O16	0	0	0
8O17	5/2	–1,8937	–0,026
8O18	0	0	0
* Нулевые значения – теоретические.

назад