1.8: Relajación Transversal, T₂

La otra variedad de relajación puede ilustrarse de la siguiente manera. Consideremos un grupo de núcleos que están precediendo en fase alrededor del eje de un campo magnético común. Si todos los núcleos estuvieran centrados en el mismo punto, sus vectores magnéticos estarían precediendo juntos como un haz de palos amarrados. Si tomamos el eje del campo magnético para ser el eje Z, los núcleos que preceden en fase producen un vector magnético giratorio resultante que tiene una componente en el plano XY. Si por algún proceso los núcleos tienden a perder su coherencia de fase, su resultante se moverá hacia el eje Z y el componente macroscópico de magnetización en el plano XY irá a cero. Este tipo de relajación se conoce comúnmente como relajación “transversal”, y su tasa se expresa habitualmente en términos del tiempo característico _T2. El tiempo característico _T2 es la constante de tiempo para el decaimiento cinético de primer orden de la magnetización X, Y.

Existen varios factores que pueden contribuir a la relajación transversal, y estos pueden clasificarse como intrínsecos en la naturaleza de la muestra o derivados del equipo utilizado. La homogeneidad del campo magnético aplicado será extremadamente importante como factor externo. Si el ensamblaje de núcleos en consideración se encuentra en un campo no homogéneo, los núcleos no tendrán frecuencias de precesión idénticas, y si empiezan en fase, pronto saldrán de fase debido a sus diferentes tasas de precesión. En muchos casos, la falta de homogeneidad del campo magnético aplicado será el factor determinante más importante de T ₂. Los campos magnéticos no homogéneos dentro de la muestra también disminuirán T ₂. La viscosidad juega un papel importante aquí. En el estado líquido, los núcleos que de otro modo se podría esperar que tengan la misma frecuencia de precesión generalmente no tendrán ambientes instantáneamente idénticos en lo que respecta a la interacción dipolo-dipolo magnético nuclear y blindaje diamagnético que involucra moléculas vecinas. Así, el núcleo de un átomo puede tener un tipo de molécula como vecino mientras que otro núcleo puede tener una molécula bastante diferente como vecino. Dichos núcleos estarán en general sometidos a diferentes campos magnéticos y tendrán diferentes frecuencias de precesión, lo que les permitirá perder coherencia de fase. Este efecto será de mayor importancia en medios viscosos donde las moléculas se mueven lentamente una con respecto a la otra. Si la viscosidad es baja y las moléculas se tambalean rápidamente en relación con las frecuencias de precesión de sus núcleos, las fluctuaciones en los campos magnéticos locales se promedian efectivamente a cero y T ₂ se incrementa con ello.

Otro factor que influye en T ₂ en sólidos o líquidos viscosos es la ocurrencia de lo que a menudo se llama “colisiones espín-espín”. Estas “colisiones” ocurren cuando dos núcleos idénticos intercambian espines, un núcleo que actúa como vector de campo giratorio para el otro. Se puede demostrar por el principio de incertidumbre que las colisiones espín-espín limitan el tiempo de mantenimiento de la coherencia de fase para un ensamblaje de núcleos idénticos que preceden en fase y así disminuyen T ₂. Como se verá, tanto T ₁ como T ₂ son de vital importancia para determinar el carácter de las señales de resonancia nuclear.