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伊西多尔·拉比(Isidor Isaac Rabi)因在核磁共振(NMR)领域的开创性研究获得了1944年诺贝尔物理学奖,其使用的方法是人类关于原子核与磁场以及外加射频场的相互作用的最早认识。他的工作为现代磁共振成像(MRI)技术奠定了基础。
拉比在研究原子核的行为时,提出了一个关键问题:如何精确测量原子核的磁矩?为了解决这个问题,他设计了一个巧妙的实验,利用磁场和无线电波来观察原子核的“旋转”行为。
实验中,拉比将一束分子(比如氯化氢气体)通过一个非均匀磁场。原子核在磁场中会发生偏转,就像旋转的陀螺在重力场中摆动一样。拉比发现,如果他在分子束的路径上施加一个特定频率的无线电波,原子核会吸收能量并改变其旋转状态,从而影响它们在磁场中的偏转方向。
这个现象被称为“核磁共振”(NMR),拉比因此成为第一个观察到这一现象的人。有趣的是,拉比在描述这个发现时,曾开玩笑说:“原子核就像一群跳舞的小人,当你用正确的‘音乐’(无线电波)去引导它们时,它们就会乖乖地跟着节奏动起来。”
拉比的核磁共振实验不仅揭示了原子核的量子力学行为,还为后来的科学家提供了研究分子结构和化学键的强大工具。他的工作直接催生了现代磁共振成像(MRI)技术,这项技术如今在医学诊断中不可或缺。
拉比的幽默感和对科学的热情让这个故事充满了趣味性,同时也让我们看到,伟大的科学发现往往源于对自然现象的细致观察和巧妙实验设计。