CAREER: Physics and Applications of Hyperpolarized Gases

职业:超极化气体的物理和应用

基本信息

  • 批准号:
    0134980
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-07-15 至 2008-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This career development program combines innovative applications of hyperpolarized (HP) noble gases with the development of a new track for undergraduate physics majors, Physics of Modern Technology. Enormous non-equilibrium nuclear-spin polarizations (of order 10%) can be achieved in He-3 and Xe-129 via spin-exchange optical pumping (SEOP), greatly enhancing the NMR sensitivity of these nuclei. These hyperpolarized (HP) noble gases are being applied to a broad range of problems in physics, chemistry, and biomedicine. The recent strong push in applications of HP gases has created tremendous cross-disciplinary excitement, but has left in its wake a number of important and persistent problems in the physics that must be addressed to realize the full potential of the various applications. This research program integrates the study of the basic physics of SEOP and several applications. Studies include the use of highly polarized Xe-129 both for polarization transfer to other nuclei of interest, and for the study of a highly ordered lattice of spins, and a detailed analysis to determine the relaxation mechanism of hyper-polarized gases at wall surfaces. Physics of Modern Technology: The educational component of the program consists of co-development of a new track for physics majors at the University of Utah, Physics of Modern Technology (PMT). The PMT program is aimed at highly motivated students who will not be professional physicists but do need preparation for careers and leadership positions in which it will be valuable to have technical, quantitative and analytic strengths. The PMT program contains a number of innovative pedagogical features, including a modular structure in which important physical principles are explained and demonstrated in the context of real-world technical problems, and the integration of theory, experiment, and computation in each module. PMT will be excellent preparation for careers such as journalism, patent law, and medicine, and it will stimulate creative teaching and interaction with the rapidly changing and technically oriented industrial world.
这个职业发展计划将超极化(HP)惰性气体的创新应用与本科物理专业的新轨道现代技术物理学的发展相结合。 通过自旋交换光泵浦(SEOP)可以在He-3和He-129中实现巨大的非平衡核自旋极化(10%量级),大大提高了这些核的NMR灵敏度。这些超极化(HP)惰性气体正被应用于物理,化学和生物医学中的广泛问题。最近在高压气体应用方面的强劲推动已经产生了巨大的跨学科兴奋,但在其之后留下了许多重要和持久的物理问题,必须解决这些问题才能实现各种应用的全部潜力。 该研究计划集成了SEOP的基础物理和几个应用程序的研究。 研究包括使用高度极化的氘-129,用于极化转移到其他感兴趣的核,并用于研究高度有序的自旋晶格,以及详细分析以确定壁表面超极化气体的弛豫机制。 现代技术物理:该计划的教育部分包括在犹他州,现代技术物理(PMT)的大学物理专业的新轨道的共同发展。 PMT计划的目标是积极主动的学生,他们不会成为专业的物理学家,但确实需要为职业生涯和领导职位做准备,在这些职位上,拥有技术,定量和分析优势是很有价值的。 PMT计划包含许多创新的教学功能,包括模块化结构,其中重要的物理原理在现实世界的技术问题的背景下进行解释和演示,以及理论,实验和计算在每个模块中的集成。PMT将为新闻,专利法和医学等职业做好准备,并将激发创造性的教学和与快速变化和技术导向的工业世界的互动。

项目成果

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