Polarizaci�n del Esp�n Nuclear

En los estudios de la resonancia magn�tica nuclear (NMR), se usa un fuerte campo magn�tico, para polarizar parcialmente los espines nucleares. Tomando protones como ejemplo m�s com�n, el exceso del esp�n del prot�n en la direcci�n del campo magn�tico, constituye una peque�a magnetizaci�n neta del material. El esp�n del prot�n tiende a alinearse con el campo magn�tico, que es el estado de m�nima energ�a potencial magn�tica. El prot�n s�lo puede tomar dos estados de esp�n, que se visualizan como estados de precesi�n del esp�n del prot�n, alrededor de la direcci�n del campo magn�tico (baja energ�a), y alrededor de la direcci�n opuesta al campo (alta energ�a). El comportamiento del momento magn�tico del prot�n en el campo magn�tico, se puede visualizar como una peque�a barra magn�tica entre dos polos magn�ticos. Tender� a alinearse con el campo, y toma un trabajo positivo para girar en oposici�n al campo. A continuaci�n, se muestra la diferencia de energ�a entre los dos estados de esp�n de protones, en un campo magn�tico de 1 Tesla (10.000 Gauss).

T�ngase en cuenta que la diferencia de energ�a entre los estados de esp�n, es muy peque�a en comparaci�n con la energ�a t�rmica media, de alrededor de 0,04 eV a temperatura de 300K. Esto implica que el grado de polarizaci�n que puede ser mantenido a temperaturas ordinarias, es en realidad muy peque�o. La diferencia de equilibrio entre los estados inferior y superior est� dado por el factor de Boltzmann, que en este caso se puede aproximar, por los dos primeros t�rminos de la serie exponencial.

El exceso de protones en el estado alineado (inferior), es de s�lo cuatro de cada mill�n. Afortunadamente, este peque�o exceso fraccional, es suficiente para permitir una se�al apropiadamente fuerte en la NMR, para hacer de esta, una herramienta importante en la qu�mica anal�tica.