ASCOLA_7_Jun-2022

אסכולה 27 07 :1 איור אטום מימן ניטרלי. הצד הימני של האיור מציג את המצב שבו הספין של האלקטרון מנוגד לספין של הפרוטון – זה המצב עם האנרגיה הנמוכה ביותר (מצב יסוד). הצד השמאלי של התרשים מציג את המקרה שבו ספין האלקטרון וספין הפרוטון מקבילים (מצב מעורר). כאשר אטום מימן עובר מהמצב המעורר (הצד השמאלי של האיור) למצב היסוד (הצד הימני של האיור), נפלט פוטון עם ס"מ. 21 אורך גל של מעברים ממצב אחד למשנהו באטומים או במולקולות, גם אם מעברים אלו טובים יותר לאטום או למולקולה ס"מ 21 מבחינה אנרגטית. המעבר שפולט את קרינת הוא אחד המעברים האסורים. אם כך, נשאלת השאלה: איך המעבר קורה למרות שהוא אסור על פי חוקי מכניקת הקוונטים? כדי לענות על השאלה, עלינו להבין שחוקי מכניקת הקוונטים הם הסתברותיים במהותם, כך שכאשר אנו אומרים כי מעבר ממצב אחד למצב , אנו מתכוונים 1 אחר אסור, כגון המעבר המתואר באיור שההסתברות להתרחשותו נמוכה מאוד, וכי המערכת הפיזיקלית של אטום המימן נשארת במצב המעורר זמן רב מאוד לפני שהיא עוברת למצב היסוד. במצב הכי פחות אנרגטי, כמו כדור המתגלגל מפסגת הר למרגלותיו. כתוצאה של מעבר אטום המימן מהמצב המעורר למצב היסוד, הוא מאבד אנרגיה ומשחרר פוטון (גל קרינה ס"מ. המעבר הזה משנה 21 אלקטרומגנטית) באורך של את המצב היחסי בין הספינים של האלקטרון ושל הפרוטון ממצב מקביל למצב מנוגד. מעבר זה נקרא ), בגלל הפרש Hyperfine transition( מעבר על־דק האנרגיה הקטן מאוד בין שני המצבים. במקרה שלנו, ס"מ קטנה בערך פי 21 אנרגיית פוטון באורך גל של מיליון מאנרגיית פוטון של האור הסגול (שאורך הגל שלו מיקרון). ½־ כ לקרינה זאת יש היבט נוסף, הקשור גם הוא לתורת ס"מ 21 הקוונטים, והוא מתייחס לזמן שלוקח לקרינת לעבור מהמצב המעורר למצב היסוד. אחד המאפיינים של תורת הקוונטים הוא שבמקרים מסוימים היא אוסרת