7.2: النوى الذرية: الدوران النووي

تمتلك جميع الجسيمات الذرية زخما زاويا جوهريا، أو "دورانا" تمتلك كل من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات قيمة دوران تبلغ ½، على الرغم من أن البروتونات والنيوترونات في النوى قد يكون لها دوران نصف عدد صحيح أعلى بسبب عوامل الطاقة.

تحتوي النوى الذرية على دوران نووي صافي، CoreOrgo italic i، والذي يمكن أن يكون له قيمة عدد صحيح أو نصف عدد صحيح. في النوى الذرية، تقترن لفات البروتونات ببعضها البعض ولكن ليس مع النيوترونات، والعكس صحيح. وبالتالي، فإن العدد الزوجي من البروتونات لا يساهم في قيمة الدوران النووي، وينطبق الشيء نفسه على النيوترونات.

تحتوي نواة الكربون- 12 والأكسجين- 16 على أعداد زوجية من كل من البروتونات والنيوترونات ولها دوران نووي صافي صفر (CoreOrgo italic i = 0). عندما تحتوي النواة على عدد فردي من البروتونات (على سبيل المثال، البروتيوم) أو النيوترونات (على سبيل المثال، الكربون 13)، فإن الدوران النووي يكون نصف عدد صحيح بسبب النوكليون غير المزدوج. تحتوي النواة التي تحتوي على أعداد فردية من النيوترونات والبروتونات على عدد صحيح مغزلي غير صفري. جميع النوى ذات السبينات غير الصفرية تكون نشطة بالرنين المغناطيسي النووي.

تسمى النوى ذات قيمة الدوران الأكبر من ½ بالنوى الرباعية القطبية. أكثر من ثلثي النوى النشطة بالرنين المغناطيسي النووي التي تحدث بشكل طبيعي هي رباعية القطب (تشمل الأمثلة النيتروجين-14، والأكسجين-17، والكبريت-33، والبورون-11، والكلور-35). تحتوي النوى الرباعية القطبية على توزيع شحنة غير كروي يؤدي إلى مجالات كهربائية ومغناطيسية غير متماثلة تؤدي إلى إشارات واسعة وسلوك الرنين المغناطيسي النووي المعقد. وبالتالي، فإن النوى ذات الدوران النصفي، مع توزيع الشحنة الكروية والمجالات المتماثلة، هي المفضلة لدراسات الرنين المغناطيسي النووي.