About myself

KVANTMEKANIK…

 

 

 

 

 

…bra att ha ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jag tog mig den exklusiva friheten att publicera kommentaren
Ingvar Nilsson
skrev till mig angående detta inlägget.

Kunskap är lätt att bära,  om man hängt den över axlarna, både
bildligt och bokstavligt !

Läs denna Ingvars mycket goda och instruktiva beskrivning av
en komplicerad process.
Mina kommentarer till Ingvars inlägg är kursiverade.

 

 

Ingvar Nilsson skrev:

Ja kråkfåglar kan vara rätt kluriga. Tveklöst vår luftens akrobat nr 1.
Och den som försökt ta bort ett skatbo vet, att inte ens en extrem
orkan kan rycka loss det, eller få det att rämna.

Men det var inte det jag tänkte kommentera, utan passusen
där du nämner Nordkoreas arme och Goosestepping.

Min lätta dysleksi spelar mig spratt ibland – jag läste nämligen
GOOTSTEPPING och fastnade för att – borde det inte heta GOAT?
En inre syn med massa raggiga getter i parad fick mig att läsa
litet noggrannare och då såg jag felet…

Men medge, att det hade sett mycket mer komiskt ut med ändlösa
kolonner av getter i perfekt takt och rättning goosesteppande inför
“Den älskade ledaren” på tribunen.( Min anmärkning)

Men kvantmekanik är inget för mig,  trots att jag arbetat ett 20-tal
år ihop med just kvantmekanister.

Det är nämligen så, att kvantmekaniken har tydligen en del
undantag och luriga fällor, men för den som verkligen vill tillämpa
kvantmekaniken 100% rakt av väljer att jobba med NMR. NMR
– alltså Nuclear Magnetic Resonance eller magnetisk kärnresonans
på vanlig svenska som i korthet går ut på att en molekyl som t.ex.
innehåller väte kan studeras med NMR.

I ett extremt linjärt och likaså extremt homogent magnetfält har
man sitt prov. Man har det gärna i ett lösningsmedel,  så att molekylerna
kan röra sig fritt.

Om vi har ett magnetfält,  som är ungefär 14 Tesla och vinkelrätt mot
fältet exiterar provet med en rätt kort bestrålning med radiofrekvensen
600 MHz,  så kommer det att hända en massa grejer i provet.

En kort bestrålning kan vara t.ex. 8 us (mikrosekunder) .
När bestrålningen är gjord, så kopplar man snabbt som fanken bort
sändaren och in med mycket känslig radiomottatagare och samlar
den signal, som provet skickar tillbaks.

Signalen som normalt är rätt kortvarig (olika lösningsmedel ger
olika lång relaxationstid),  men man väljer oftast några sekunder att
samla informationen.

Detta är en komplex klump med information och man låter datorn
göra en fullständig Fourieranalys,  som ger ett spektrum med axlarna
frekvens och amplitud.

När man tittar på detta spektrum,  som alltså kallas Protonspektrum,
eftersom det var just väte,  vi hade tänkt kolla i vårt prov.

Vad som händer i provet,  när det bestrålas,  är att alla vätekärnor –
eller protoner som vi säger – ställer sig som kompassnålar i magnetfältet
och börjar “precesera” som är en form av rotation, vilket sett från sidan
kan liknas vid ett timglas – alltså två koner med en midja på mitten.
Vinkeln är c:a 57 grader om jag minns rätt och rotationshastigheten
kallas Larmorfrekvens,  som beror på magnetfälstyrkan.

Tror Larmor var en fransos som upptäckte detta…

Ja,  så kommer då radiofrekvensen och dunkar på kanske 50 watt
under 8 us. Vad som händer då,  är att dessa preceserande protoner
exiteras till till sin andra energinivå (det fina men just väte eller
protonerna är att de har bara 2 nivåer, andra kärnor kan ha flera
energinivåer och ger en massa extra beräkningar men i vissa fall
kan även sådana kärnor vara intressanta).

Ett välkänt exempel då atomernas, exempelvis syreatomer, elektroner
exiteras till en högre energinivå är ju norrskenet. (Aurora). Ljuset i
norrskenet uppstår då den “Upphetsade elektronen”, som får energi
från solens partikelstrålning, inte förmår
hålla kvar sin bana utan
faller  ner en energinivå och därvid lämpar
av energi som ljus i form
av en foton (Min kommentar)

Energinivån i protonerna kan enklast beskrivas, som att kompassnålen
normalt och i vilonivå ligger som just en kompassnål helst gör i ett
magnetfält (attraktion o repellering alltså).

Men när magnetfält och frekvens stämmer exakt och det dundrar
på med 600 MHz i några mikrosekunder,  så exiteras protonerna och
de intar sin andra energinivå. I klartext så flippar kompassnålarna ett
halvt varv och ställer sig jäkligt tokigt åt fel håll i magnetfältet.
Men så snart radiostrålningen upphör vill de givetvis flippa tillbaks
till normalläget.

När protonens energinivå flippar, så sänder den ut en rätt ynklig
radiosignal som man kan analysera senare. Ja för att få en vettig
signal,  behövs några milligram av provet och man kanske måste
köra 8 eller 16 sådana här bestrålnings/avlyssnings-sekvenser
och addera all information.

Oåhhh – men vad var vitsen med detta? Jo det är så,  att när
protonerna sänder sin lilla radiopuls,  så är den ändrad i frekvens,
beroende på hur dess omgivning ser ut.
Sitter en proton ihop med ett kol,  så kommer den att återge detta
med ruggigt stor exakthet.

Om vi tar kol som finns i tre isotoper – kol-12 som är 99% av allt
organiskt kol, kol-13,  som är en knapp procent och sist kol-14,
som är en s.k. instabil isotop som alltså är radioaktiv och faller
sönder så sakteliga.

Nu är det bara kol-13,  som har rätt magnetiska egenskaper för
att kunna studeras direkt, men i fallet i ett protonspektrum,
så blir det så,  att det blir en liten extra topp på var sida om varje
protontopp som sitter ihop med ett kol.
Dessa s.k. satelliter är normalt 0,55% höga jämfört med huvudtoppen.

Jag skulle kanske komplettera med,  att just Väte har tre isotoper.
Vi har Väte-1 som kallas Proton, vi har Tungt väte eller Deuterium
och vi har givetvis Supertungt väte,  som kallas Tritium och är
instabil (radioaktiv).

Alla dessa tre väte-isotoper kan direktobserveras med NMR.
Givetvis har dessa rejält skilda resonansfrekvenser. I vanligt vatten
finns en liten andel Deuterium. Enklaste sättet att få fatt på just
deuterium är att destillera vanligt vatten.
Det tunga vattnet, eller Deuteriumoxid,  som en kemist kanske
skulle säga, har någon grad högre kokpunkt och med destillation
med en kolonn med många s k bottnar, så kommer det vanliga
vattnet att smita sin väg,  medans det litet tyngre kommer att
anrikas efter hand.

Det var ju just tillgång på i stort sett obegränsad elenergi, som
gjorde att Rjukan i Norge var så eftertraktat av tyskarna under
kriget.

Ja destillation är en känslig och energiintensiv process, men hur
man skall göra,  tänker jag inte beskriva här.

Och var kommer då kvantmekaniken in? Inte vet jag!

En lång utläggning som är långt från fullständig och inte heller
helt korrekt…

Jag vet bara,  att NMR anses vara det enda område,
där just kvantmekanikens lagar gäller fullt ut.

Hejhopp! Hälsar en jätteförkyld Ingvar i Borås

 

Ingvar flyger en friflygandeOldTimermodell

Lämna ett svar

Du kan använda dessa HTML-taggar

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

  

  

  

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.