Estructura hiperfina
En física atómica , la estructura hiperfina se define por pequeños cambios en los niveles de energía degenerados y las escisiones resultantes en esos niveles de energía de átomos , moléculas e iones , debido a la interacción entre el núcleo y las nubes de electrones.
En los átomos, la estructura hiperfina surge de la energía del momento dipolar magnético nuclear que interactúa con el campo magnético generado por los electrones y la energía del momento cuadrupolo eléctrico nuclear en el gradiente del campo eléctrico debido a la distribución de carga dentro del átomo. La estructura hiperfina molecular generalmente está dominada por estos dos efectos, pero también incluye la energía asociada con la interacción entre los momentos magnéticos asociados con diferentes núcleos magnéticos en una molécula, así como entre los momentos magnéticos nucleares y el campo magnético generado por la rotación de la molécula.
La estructura hiperfina contrasta con la estructura fina , que resulta de la interacción entre los momentos magnéticos asociados con el espín de los electrones y el momento angular orbital de los electrones . La estructura hiperfina, con cambios de energía típicamente órdenes de magnitudes menores que los de un cambio de estructura fina, resulta de las interacciones del núcleo (o núcleos, en moléculas) con campos eléctricos y magnéticos generados internamente.
En 1935, H. Schüler y Theodor Schmidt propusieron la existencia de un momento cuadripolar nuclear para explicar anomalías en la estructura hiperfina.
La teoría de la estructura hiperfina proviene directamente del electromagnetismo , que consiste en la interacción de los momentos multipolares nucleares (excluyendo el monopolo eléctrico) con campos generados internamente. La teoría se deriva primero para el caso atómico, pero se puede aplicar a cada núcleo de una molécula. Después de esto, hay una discusión de los efectos adicionales exclusivos del caso molecular.
El término dominante en el hamiltoniano hiperfino es típicamente el término dipolo magnético. Los núcleos atómicos con un espín nuclear distinto de cero tienen un momento dipolar magnético, dado por:
