كتب سبب انبعاث الخط
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
سبب انبعاث الخط (معلومة)
- سبب إصدار الشعاع من ذرة الهيدروجين
إلكترون يدور حول البروتون وعزمهما المغزلي متوازي . وله في تلك الحالة طاقة أعلى عن حالة عزمين مغزليين متعاكسين.
خطوط البنية الدقيقة (وسط) وخطوط البنية فائقة الدقة في الهيدروجين (يمين). الانفطار فائق الدقة لخط المستوى القاعي 2S هو مصدر الخط 21-سنتيمتر للهيدروجين.
قفزات الإلكترون المختلفة بين مختلف مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين ، وما ينتج عنها من إنبعاث أشعة ذات طول موجة معينة (مقياس رسم اختياري).
تتكون ذرة الهيدروجين من بروتون واحد يكوّن النواة ويدور حولها إلكترون واحد. وبالإضافة إلى حركة الإلكترون حول البروتون فهو له عزم مغزلي (أي يدور حول محوره مثلما تدور الأرض حول محورها (فينشأ الليل والنهار ) وتدور في فلك حول الشمس [فتنشأ الفصول السنوية]) . ولكن تعامل الإلكترون مع البروتون فيمكن وصفه بميكانيكا الكم حيث تنتقل الطاقة في هذه الأنظمة الصغرية ب"كمات " صغيرة .
يمكن للعزم المغزلي للإلكترون والعزم المغزلي للبروتون أن يكونا متوازيين أو معكوسان في التشبيه الكلاسيكي يمكن القول بأنهما يدوران في اتجاه عقرب الساعة فيكونان متوازيين، أو يدور واحد منهم في اتجاه عقرب الساعة والآخر في عكس اتجاه عقرب الساعة، حينئذ نقول أنهما متعاكسان . ونظرا لأن العزوم المغزلية لككإلكترون والروتون تكون مقترة بعزم مغناطيسي فنجد أنهما في الحالة المتوازي تكون للإلكترون طاقة أعلى قليلا عن الحالة المتعاكسة . ويتميز أقل مستوى طاقة في الهيدروجين هو الاشتباك الذي يكون العزمين المغزليين معكوسين . ولكن نظرا لاختلاف شحنتي البروتون والإلكترون يكون عزميهما المغناطيسي متوازيين. (لو عولجت المسألة كمسألة في الميكانيكا الكلاسيكية لقالت أن حالتهما في حالة متوازية مغناطيسيا لها طاقة أعلى، ولكن ديناميكا الكم تقوم بحسابهما بدقة وتقول العكس).
يتميز مستوي أخفض طاقة في ذرة الهيدروجين بانفصال يسمى "انفصال فائق الدقة" أو "انفطار البنية الفائقة الدقة" ناتجة عن انتقال العزمين المغزليين للبروتون والإلكترون من حالة التوازي إلى الحالة المتعاكسة . وعلى الرغم من كون احتمال هذا الانتقال في الهيدروجين ضعيف جدا جدا (احتمال 2.9×10−15 s−1 ) إلا أن تجمعات الهيدروجين موجودة بكثرة وفيرة في الكون بحيث يمكن رصد الخط 21 سنتيمتر ومعرفة خصائص السحابة الهيدروجينية.
يتميز الخط 21-سنتيمتر في طيف الهيدروجين بأنه حاد جدا، وما قد يعتريه من اتساع فهو مقياس لانزياح دوبلر الناتج عن حركة الذرات، وبالتالي معرفة عما إذا كانت السحابة الهيدروجينة تقترب من أم تبتعد عنا . كما يمكن بواسطة فحص الخط معرفة درجة حرارة السحابة أو السديم .
