Про орієнтаційного взаємодії спінових систем

Валерій Еткін

Вступ

У попередній статті [1] при аналізі результатів експериментів з вивчення ядерного магнітного резонансу в системі ядерних спинів [2, 3] був зроблений висновок про незвідність виявленого в експериментах спін-спінового взаємодії до теплообміну, а також до електричного або магнітного мультіпольному взаємодії. Специфіка цієї взаємодії, названого нами орієнтаційний, проявилася в передачі впорядкованої орієнтації однієї системи ядерних спинів другий і в мимовільному встановлення при цьому єдиної «середньозваженої» орієнтації по-різному (в тому числі протилежне) спрямованих спинів. Специфічність цієї взаємодії визнається і квантової механікою, відповідно до якої головну роль у встановленні спін-спінового рівноваги грає деякий особливу взаємодія, назване обмінним. Так називають взаємний вплив тотожних частинок, що обумовлено дією так званих обмінних сил і присутня навіть у випадку, якщо прямим силовими (електричним, магнітним) взаємодією частинок можна знехтувати [4]. Однак обмінні сили стають помітними тільки тоді, коли середня відстань між частинками стає порівнянних з довжиною хвилі де Бройля. Тому становить інтерес показати, що орієнтаційні взаємодія спінових об'єктів має місце і в макросвіті.

орієнтаційна складова потенційної енергії

Відомо, що різні положення тіла в просторі і його різні орієнтації в ньому з механічної точки зору не еквівалентні [5]. Вивченню орієнтаційний складової енергії системи (тобто тієї її частини, яка залежить від взаємної орієнтації її частин) до теперішнього часу приділялося недостатньо уваги. Можливо, це було пов'язано з тим, що для вирішення багатьох практичних завдань закони руху тіл було зручніше зводити до законів руху окремих матеріальних точок, орієнтація яких у просторі вже не мала значення. Це дозволяло обмежитися розглядом так званих центральних полів, потенційна енергія яких U (r) залежала тільки від відстані між тілами (від радіус-вектора центру їх інерції r). Інша річ, коли в якості об'єкта дослідження вибирається вся сукупність взаємодіючих (взаємно рухомих) тел. Саме до неї як до замкнутій системі і відносяться закони збереження. Розглянемо, зокрема, закони збереження імпульсу P і моменту імпульсу L замкнутої механічної системи, що складається з k-х тел (k = 1,2 ,..., К):

(1)

де Pk = mkvk; Lk = rk