核自旋－转动常数的相对论理论

核自旋-转动（nuclear spin-rotation, NSR）耦合常数是转动光谱的一个重要参数，其非相对论理论研究和计算可以追溯到上个世纪五十年代，然而，它的相对论理论迄今还没有建立起来。建立NSR相对论理论不仅本身具有重要意义，还可以对核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）屏蔽常数"实验值"进行修正。

NSR(核自旋-转动)常数是转动光谱超精细结构的一个重要参数。此外，绝对NMR(核磁共振)屏蔽常数的实验值，由于其本身无法在NMR实验中精确测量，也需要通过NSR的实验值转化得到。..NSR的非相对论表达式，以及联系NSR与NMR的非相对论等式早在1950年就由Ramsey建立起来，随后Flygare又做了更加深入的研究。但是，由于未考虑相对论效应，它们的精确性一直被后来的研究者所质疑。..为了得到NSR的严格相对论表达式，我们首先从最基础的相对论分子哈密顿量出发，这个哈密顿量对电子是全相对论的，对核是准相对论的。接着将该分子哈密顿量从实验室坐标系转到分子架坐标系借以分离电子、平动、转动以及振动自由度。再利用有效哈密顿量技术，最终得到了NSR常数的相对论表达式。为了使得该表达式适用于相对论NSR常数的实际计算，我们还设计并实现了适用于它的London轨道。..有了NSR的相对论表达式，再结合我们之前提出的NMR屏蔽常数的相对论理论，一个考虑相对论效应的NSR-NMR等式被自然而然的提出，从而给出了NMR屏蔽常数实验值的新标准。数值结果显示它对此前一直沿用的旧标准给出了相当大的修正，尤其是对重元素。对卤化氢中的卤原子，这个修正有4.5 ppm (氟), 32 ppm (氯), 318 ppm (溴), 以及1276 ppm (碘)。因此，此前得到的核磁共振屏蔽常数的‘实验值’需要修正，尤其是第二周期之后的元素。