核は、陽子と中性子を含む原子の小さく、密なコアです。陽子と中性子には、スピンと呼ばれる特性があり、それは自分の軸の周りの粒子の回転と考えることができます。ほとんどの核では、陽子と中性子のスピンが互いにキャンセルし、ゼロの総核スピンをもたらします。
ただし、特定の核では、陽子と中性子のスピンは完全にはキャンセルせず、非ゼロの核スピンをもたらします。この現象は核磁気共鳴（NMR）として知られており、磁気共鳴画像法（MRI）や核磁気共鳴分光法（NMR分光法）など、さまざまな重要な技術の基礎です。
何十年もの間、科学者は特定の核のNMRスペクトルの異常に困惑してきました。 「磁気双極子モーメントの消光」として知られるこの異常は、外部磁場の存在によって核スピンが減少すると発生します。
アルゴンヌ主導の科学者チームは、核スピンと原子の電子の間の相互作用によって引き起こされることを示すことにより、この異常を解決しました。ハイパーファイン相互作用として知られているこの相互作用により、核スピンが外部磁場とまたは外部に合わせて整合し、核磁気モーメントが減少する可能性があります。
この発見は、核と電子の間の相互作用に関する新しい洞察を提供するため、基本的な物理学に影響を与える可能性があります。また、量子コンピューターやその他のテクノロジー用の新しい材料の開発など、実用的なアプリケーションを持つこともできます。
「これは、数十年にわたる重要なブレークスルーです」とアルゴンヌの物理学者であり、共著者のサムラト・シャルマは言いました。 「私たちは、この異常の起源を最終的に理解し、科学と技術に対する潜在的な影響を探ることに興奮しています。」
この研究は、米国エネルギー省の科学局と国立科学財団によって資金提供されました。
