با چرخاندن یک میله ی فلزی با سرعت به قدر کافی زیاد، این میله به طور خود به خودی مغناطیده و اسپین تمامی الکترون های آن در جهت یکسانی هم راستا خواهد شد. «تیکو اسلیتور» Tycho Sleator از دانشگاه نیویورک (NYU) و همکارانش این سوال را مطرح کردند که آیا چنین شیوه ای می تواند الکترون ها را در نمونه های بافت مغز به منظور بهبود تصویربرداری، قطبیده کند. این سوال به مطالعاتی منجر شد که به قطبش القا شده از طریق چرخش در الکترون ها در این ماده ی مبتنی بر آب پرداخت. در نهایت پروژه ی تصویربرداری ناتمام رها شد؛ اما اسلیتور و محسن عربگل، همکارش در دانشگاه نیویورک، مسیر تحقیق را با مطالعه ی اینکه اگر آب با سرعت بالا چرخانده شود، آیا امکان دارد که اسپین های هسته (و نه فقط الکترون ها) هم راستا شود، پی گرفتند. آن ها اکنون این اثر را به طور تجربی اثبات کردند.

در این آزمایش ، این گروه یک قسمت توخالی 2 میلی متر در 8 میلی متر از یک میله را با آب پر کردند و میله را چرخاندند. سپس آن ها از تکنیک تشدید مغناطیسی هسته ای (NMR) برای سنجش مغناطش ناشی از چرخش آب بهره گرفتند. در سرعت 4000 دور بر ثانیه (rev/s)، اسلیتور و عربگل افزایشی یک درصدی را در مغناطش آب نسبت به اثر مغناطش کوچک القا شده توسط تکنیک NMR مشاهده کردند. این مغناطش اضافی در سرعت 13500 rev/s تنها تا 3درصد افزایش پیدا کرد.

این اثبات تجربی بیش از 100سال پس از اینکه «ساموئل بارنت» همتای الکترونی این اثر را در سال 1915 کشف کرد (که به عنوان اثر بارنت شناخته می شود)، صورت گرفت. این گروه می گویند که ادراک اثر «هسته ای» بارنت فقط به دلیل پیشرفت های فنی میسر بود که امکان چرخش ماده با سرعت بسیار بالا را فراهم می کند.

نویسنده خبر: سبحان یوسفی تاجانی

این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده است.

منبع خبر: وبگاه APS