Hyperfeinstruktur: Muss die Energie für den Spin-Flip zugeführt werden?

Woher nimmt das Elektron die Energie für den Spin-Flip, die zu den Übergängen zwischen Hyperfeinstrukturniveaus in einer Frequenz führt?
Ist diese Frequenz ständig vorhanden wie die des Bahndrehimpulses oder nur bei zugeführter Energie?

Answer 1

[zalto]

Die Übergänge werden als Emissionslinie sichtbar, wenn beim Übergang vom parallelen zum antiparallelen Spinzustand Energie frei wird.
Wird dem System Energie in Form passender Radiostrahlung zugeführt, erfolgt der Übergang von der antiparallelen Spinausrichtung zur parallelen, und die Linie erscheint als Absorptionslinie.

Man sollte noch erwähnen, dass Spinflips verbotene Übergänge sind, denn die Auswahlregeln für Dipolstrahlung lassen nur ein ∆F = 0 zu. Bei schwereren Atomen gibt es Ausnahmen aufgrund der starken Spin-Bahn-Kopplung.
Bei leichteren Elementen braucht man schon sehr große Mengen, um diese Linien zu beobachten. Die 21cm Linie des Wasserstoffs ist eigentlich verboten, aber es gibt so viel Wasserstoff da draußen im Universum, dass man sie doch beobachtet.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Abschluss als Diplom-Physiker

Comments

[iSolveProblems]

Sehr schwere Atomkerne unterliegen sogar nicht mehr der Russell-Saunders-Kopplung, sondern j-j-Kopplung (Uran und noch schwerer).