¿La fuerza ejercida por un imán de ~10 Tesla sobre un isótopo C13?

¿Cuánta fuerza ejercería un imán de ~10 Tesla sobre un isótopo C13 débilmente magnético? Si hiciera una molécula de diamante con norte átomos de C13, ¿cuál sería el tamaño norte ¿Qué necesita ser para que lo jale con algo así como una fuerza de ~ 1 pico-newton?

Interesante. Esto suena como algo que podrías ver en un examen de calificación de la escuela de posgrado. O tal vez como crédito extra en una final de E&M de la división superior. Tienes al menos dos cosas que investigar aquí. Tal vez tres o más. (1) ¿Conoce la fuerza transitiva sobre un dipolo magnético en el campo externo y cómo depende de la geometría del campo y la orientación del dipolo? (2) ¿Qué orientaciones libres se esperan del C-13 en un diamante? (3) ¿Afecta el campo las orientaciones y, de ser así, cómo? (4) ¿Cuántos de estos dipolos hay en su muestra? Etcétera.

Respuestas (1)

La fuerza del imán no es importante cuando se trata de la fuerza magnética, lo que es importante es el flujo que experimenta el dipolo, es decir, la tasa de cambio del campo magnético.

Usando un ejemplo del experimento Stern-Gerlash, se muestra que el Bohr-Magneton proporciona una energía de:

tu = m B B .

Usando: d tu d X = F entonces F = d ( m B B ) d X

o F = m B B X

dónde m B = mi 2 metro mi

En una estimación, diría que para una fuerza de pico-newton

13 × mi 2 metro mi × B X > 1 × 10 9 norte