El efecto Barnett electrónico, observado por primera vez por Samuel Barnett en 1915, es la magnetización de un cuerpo sin carga al girar sobre su eje longitudinal. Esto es causado por un acoplamiento entre el momento angular de los giros electrónicos y la rotación de la varilla.

Usando un método diferente al empleado por Barnett, dos investigadores de la Universidad de Nueva York observaron una versión alternativa de este efecto llamado efecto nuclear Barnett, que resulta de la magnetización de protones en lugar de electrones. Su estudio, publicado en Cartas de revisión física ( PRL ), condujo a la primera observación experimental de este efecto.

"Yo era un estudiante de posgrado en la Universidad de Nueva York, donde un grupo de colegas estaba involucrado en un proyecto relacionado con imágenes cerebrales, "Mohsen Arabgol, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. La idea fundamental detrás del proyecto fue polarizar las moléculas del cerebro induciendo la rotación utilizando el efecto Barnett y luego aplicando las imágenes de tipo resonancia magnética. Me interesé y decidí trabajar en la detección del efecto Barnett nuclear como mi Ph.D. disertación."

Inicialmente, Arabgol y su supervisor Tycho Sleator querían impulsar la rotación del cuerpo utilizado en sus experimentos transfiriendo el momento angular orbital de la luz a la muestra. Pronto se dieron cuenta de que esta técnica no funcionaba realmente, y, por lo tanto, decidió emplear un método más prometedor utilizando un rotor mecánico para impulsar la rotación.

"La ruleta mecánica nos permitió hacer girar una muestra más grande de agua hasta velocidades cercanas a 15, 000 revoluciones por segundo, y finalmente, pudimos demostrar el efecto nuclear Barnett, "Dijo Arabgol.

En sus experimentos, Arabgol y Sleator utilizaron una turbina giratoria comercial para rotar una muestra de agua a velocidades muy altas. También utilizaron una máquina de resonancia magnética nuclear (RMN) no estándar que está diseñada para funcionar a bajas frecuencias. Esto está en marcado contraste con los sistemas de RMN comerciales, que operan en alta frecuencia.

"En nuestro experimento, buscábamos un cambio en la señal de RMN que fuera inversamente proporcional a la frecuencia de RMN, "Arabgol dijo." Tan irónicamente, queríamos un aparato de RMN de baja frecuencia, y tuvimos que diseñar y montar las piezas nosotros mismos. Para poner esto en números, terminamos trabajando con un aparato que funcionaba en menos de 1 MHz, y comenzamos a buscar un pequeño cambio porcentual (del 1 al 3) en la señal. Si quisiéramos utilizar un aparato estándar, tuvimos que buscar un cambio en la señal unos pocos órdenes de magnitud menor, lo cual es imposible debido a la variedad de ruidos ".

La técnica de RMN empleada por Arabgol y Sleator, llamado CPMG-Add, funciona procesando una serie de señales (o ecos) muy débiles. La señal resultante fue lo suficientemente fuerte como para ser detectada fácilmente por la configuración de los investigadores, hasta el punto de que las velocidades de rotación alcanzadas lo cambiaron en una cantidad significativa.

"Por lo que puedo decir, la belleza de este experimento no fue encontrar una técnica extraordinaria o utilizar un aparato novedoso, pero al encontrar la combinación muy estrecha de muchos parámetros en el experimento y ejecutar todo el experimento con el más alto nivel de atención y conciencia sobre la variedad de ruidos disponibles, ", Dijo Arabgol." Nuestra observación más interesante fue que es, De hecho, posible magnetizar protones simplemente rotando una muestra. Eso fue bastante emocionante Dado que la contraparte electrónica de este efecto se había observado hace casi 100 años y no estábamos seguros de si era posible hacer lo mismo con los protones, especialmente teniendo en cuenta que el mismo efecto es casi 700 veces más pequeño en protones en comparación con los electrones ".

Arabgol y Sleator fueron los primeros en magnetizar protones, logrando una observación confiable del efecto Barnett nuclear. Otro aspecto interesante de su estudio es que la magnetización que observaron no tiene nada que ver con los campos magnéticos. Esto es particularmente digno de mención, ya que los investigadores hasta ahora han magnetizado típicamente objetos aplicándoles un campo magnético. El estudio realizado por Arabgol y Sleator, sin embargo, prueba que hay, De hecho, otros mecanismos que pueden inducir la magnetización sin crear necesariamente un campo magnético.

Desde un punto de vista teórico, estas observaciones mejoran la comprensión actual de la relación entre magnetización y rotación. Desde un punto de vista práctico, podrían ayudar al desarrollo de sistemas de RMN de frecuencia ultrabaja mediante la introducción de una nueva técnica para inducir la magnetización que no requiere imanes.

"Realizamos nuestro experimento con líquidos, "Arabgol dijo." Un próximo paso muy lógico sería validar los resultados para sólidos. Medir el efecto Barnett para sólidos sería mucho más difícil usando la misma técnica. Como explicamos antes, el efecto es tan pequeño que solo funcionó una combinación muy estrecha de parámetros, y desafortunadamente, es casi imposible encontrar tal combinación para sólidos. Es de destacar, sin embargo, que el nuestro es simplemente un enfoque para abordar este problema. Otras técnicas (por ejemplo, métodos basados ​​en SQUID) podrían ser más prometedoras ".

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