Fizik disiplininde, kuvvet bir cismin hızını değiştirmeye zorlayabilen, yani ivmelenmeye sebebiyet verebilen - hızında veya yönünde bir değişiklik oluşturabilen - bir etki olarak tanımlanır, bu etki diğer kuvvetlerle dengelenmediği müddetçe geçerlidir. Itme ya da çekme gibi günlük kullanımda yer alan eylemler, kuvvet konsepti ile matematiksel bir netliğe ulaşır. Kuvvetin hem büyüklüğü hem de yönü önemli olduğundan, kuvvet bir vektör olarak ifade edilir. Kuvvet için SI birimi, newton (N)'dur ve genellikle F simgesi ile gösterilir.
Mıknatıssal veya manyetik alan, bir mıknatısın mıknatıssal özelliklerini gösterebildiği alandır. Mıknatısın çevresinde oluşan çizgilere de, mıknatısın o bölgede oluşturduğu manyetik alan çizgileri denir. Manyetik alan çizgilerinin yönü kuzeyden (N) güneye (S) doğrudur. Manyetik alan hareket eden elektrik yükleri tarafından, zamanla değişen elektrik alanlardan veya temel parçacıklar tarafından içsel olarak üretilir. Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür. Yani herhangi bir noktada yönü ve şiddeti ile tanımlanır. Manyetik alan B harfiyle temsil edilir. SI birimi Sırp bilim insanı Nikola Tesla'nın soyadı Tesladır. Manyetik alan Lorentz kuvveti kullanılarak ölçüldüğü için birimi coulumb-metre/saniye başına Newtondur. Saniye başına coulomba bir amper dendiği için T=N(Am)-1 olarak da geçer. Tesla günlük olaylar için çok büyük bir birim olduğundan pratikte, gauss (G) kullanılmaktadır. 1 T=104 G
Nükleer manyetik rezonans (NMR) atom çekirdeklerinin manyetik özelliklerine bağlı bir fiziksel olgudur. Tek sayılı nükleon içeren tüm çekirdekler ve çift sayılı olan bazı diğer çekirdeklerin bir manyetik momenti vardır. En yaygın kullanılan çekirdekler hidrojen-1 ve karbon-13'tür, ancak çoğu başka elementin de bazı izotopları da gözlemlenebilir. NMR, bir manyetik çekirdeği incelemek için onun manyetik momentini dışarıdan uygulanan kuvvetli bir manyetik alan ile aynı doğrultuya sokar, sonra momentlerin yönlenmesi bir elektromanyetik dalganın etkisiyle bozulur.
Mıknatıs ya da demirkapan, manyetik alan üreten nesne veya malzemedir. Demir, nikel, kobalt gibi bazı metalleri çeker, bakır ve alüminyum gibi bazı metallere ve metal olmayan malzemelere etki etmez.
Rezonans, fizikte bir sistemin bazı frekanslarda diğerlerine nazaran daha büyük genliklerde salınması eğilimidir. Bunlar, o sistemin rezonans (tınlaşım) frekansları olarak adlandırılır. Bu frekanslarda küçük periyodik kuvvetler bile çok büyük genlikler üretebilir.
Manyetik rezonans görüntüleme , nükleer manyetik rezonans görüntüleme veya manyetik rezonans tomografi, canlıların iç yapısını görüntüleme amacıyla daha çok tıpta kullanılan bir yöntemdir. Yüksek düzeyde manyetizmayla canlı doku, yansıtma yöntemiyle görüntülenir. Farklı özelliklerinden dolayı hastalıkların tespitinde bilgisayarlı tomografiden de destek alınabilir.
Manyetizma, manyetik alan tarafından oluşturulan fiziksel bir olgudur. Elektrik akımı ya da temel bir parçacık herhangi bir manyetik alan yaratabilir. Bu manyetik alan aynı zamanda diğer akımları ve manyetik momentleri de etkiler. Manyetik alan her maddeyi belli bir ölçüde etkiler. Kalıcı mıknatıslar üzerindeki etkisi en çok bilinen bir durumdur. Kalıcı mıknatıslar ferromanyetizmadan dolayı kalıcı manyetik momente sahiptir. Ferromanyetizma kelimesinde yer alan “ferro” ön eki demir elementinin isminden türetilmiştir. Çünkü kalıcı mıknatıs ilk olarak “manyetit – Fe3O4” adı verilen demir elementinin doğal bir formu olarak gözlemlenmiştir. Çoğu madde kalıcı momente sahip değildir. Bazıları manyetik alan tarafından çekilirken (paramanyetizm); bazıları manyetik alan tarafından itilir (diyamanyetizm). Bazıları ise herhangi bir manyetik alana maruz kaldığında daha karmaşık durumlara sevk olur. Manyetik alan tarafından ihmal edilecek ölçüde etkilenen maddeler ise manyetik olmayan maddeler olarak bilinir. Bunlar bakır, alüminyum, gazlar ve plastiktir. Ayrıca, saf oksijen sıvı hale kadar soğutulduğunda manyetik özellikler gösterir.
Spektroskopi elektromanyetik radyasyon ile maddenin etkileşiminin radyasyonun dalga boyu veya frekansının bir fonksiyonu olarak ortaya çıkan elektromanyetik spektrumu (tayf) ölçen ve yorumlayan bir çalışma alanıdır. Başka bir deyişle, elektromanyetik spektrumun tüm bantlarında görünür ışıktan kaynaklı olarak meydana gelen bir kesin renk çalışmasıdır.
Mıknatıslanma ya da mıknatıslanma vektörü bir maddenin manyetik durumunu belirten niceliktir. Bu vektörün büyüklüğü, maddenin birim hacminin net manyetik momentine eşittir. Mıknatıslanmanın ve madde içindeki manyetizmanın kaynağı elektronların yörüngedeki hareketleridir. Mıknatıslanma vektörü M harfi ile gösterilir.
Kimyada radikaller eşleşmemiş elektronu olan atom, molekül veya iyonlardır. Bu eşleşmemiş elektronlar genelde son derece reaktiftir. Radikaller, yanma, atmosfer kimyası, polimerleşme, plazma kimyası, biyokimya ve pek çok başka kimyasal süreçte önemli rol oynar. Örneğin, insan fizyolojisinde, süperoksit ve azot oksit, damar tonusu gibi pek çok biyolojik süreci düzenler. Radikal ve serbest radikal terimleri genelde eşanlamlı kullanılmakla beraber, bir radikal bir çözelti kafesi içinde hapsolmuş veya başka bir moleküle bağlanmış durumda olabilir. 1900'de Michigan Üniversitesi'nde Moses Gomberg tarafından betimlenen trifenilmetil radikali, ilk tespit edilmiş organik serbest radikal olmuştur.
Manyetik rezonans terapisi, fiziksel manyetik titreşim prensibine dayanan bir tedavi yöntemidir. Belirli hücrelerde ve dokularda iyileşme sürecini başlatmak amacıyla sürdürülmektedir.
Penning kapanı, homojen bir statik manyetik alan ve mekansal olarak homojen olmayan statik elektrik alanını kullanarak yüklü parçacıkları depolayan cihazlardır. Özellikle atomaltı parçacıkların özelliklerinin hassas ölçümleri için uygundurlar. Elektrik yüklü parçacıklar, sabit bir manyetik alan ve bir elektrostatik kuadrupol alanı kullanılarak bir Penning kapanında hapsedilebilir ve depolanabilir. Yüklü parçacıkları depolayarak, fiziksel özelliklerini yüksek hassasiyetle analiz etmek mümkündür. 1987 yılında Hans Georg Dehmelt, Penning tuzağında elektron ve pozitronun Landé faktörünü çok hassas bir şekilde belirlemeyi başardı. Penning kapanı konusundaki katkıları nedeniyle 1989 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Paramanyetik bir malzemede, malzemenin mıknatıslanması genel olarak uygulanan manyetik alanla orantılıdır. Fakat eğer malzeme ısıtılırsa, bu oran düşer: Belirli bir sıcaklığa kadar, mıknatıslanma sıcaklıkla ters orantılıdır. Bu kavram “Curie Yasası” tarafından kapsanmaktadır:
Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, yaygın bilinen adıyla NMR spektroskopisi, atom çekirdeğinin belirli manyetik özelliklerini kullanan bir araştırma tekniğidir. İçerisindeki atomların ya da moleküllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. NMR spektroskopisi nükleer manyetik rezonans olgusuna dayanmaktadır ve içerisindeki atomun ya da molekülün yapısı, dinamiği, reaksiyon durumu ve molekülün kimyasal çevresi hakkında detaylandırılmış bilgi sağlar. Molekül içerisindeki bir atomun atom içi manyetik alanı, rezonans frekansını değiştirdiği için molekülün elektronik yapısının detaylarına erişimi sağlar.
Magnetostatik, Akımın sabit olduğu sistemlerdeki Manyetik alanlar üzerine çalışan bir alandır. Yüklerin sabit olduğu Elektrostatikin bir manyetik analoğudur. Mıknatıslanma, statik olmak zorunda değildir. Magnetostatik eşitlikleri, nanosaniyede ya da daha kısa sürede manyetik cereyanları tahmin etmek için kullanılabilir. Magnetostatik, akımlar sabit olmadığında bile yeterince iyi bir yaklaşımdır. Akımların sürekli değişmemesi gerekir. Magnetostatik, mikro manyetiğin çok kullanılan bir uygulamasıdır. Manyetik kayıt cihazları gibi.
Elektromanyetizmada geçirgenlik, bir maddenin kendi içinde manyetik alan oluşabilmesini destekleyen bir ölçüdür. Bu yüzden, bir malzemenin mıknatıslanma derecesi, uygulanan manyetik alana olan cevabıdır. Manyetik geçirgenlik tipik olarak Yunan harfi µ ile gösterilir. Bu terim 1885 yılında Oliver Heaviside tarafından icat edildi. Manyetik geçirgenliğin tersi manyetik dirençtir.
Yapısal biyoloji, biyolojinin özellikle amino asitlerden yapılmış olan proteinler, nükleotitlerden yapılmış RNA ve DNA gibi nükleik asitler ve lipitlerden oluşmuş membranlar olmak üzere biyolojik makromoleküllerin yapılarını ve uzamsal dizilişlerini inceleyen bir dalıdır. Yapısal biyoloji asıl olarak biyofizik yöntemleri ile makromoleküllerin atom düzeyinde üç boyutlu yapılarının belirlenmesi, yapısal değişikliklerinin temel prensipleri, moleküler hareketlerin analizi ve bu yapıların dinamiği ile ilgilenir. Makromoleküller hücrelerin hemen hemen tüm işlevlerini yerine getirir ve bunu da yapabilmek için belirli üç boyutlu şekillere girerler. Moleküllerin "üçüncül yapı"sı olarak adlandırılan bu yapılar her molekülün temel bileşimi ya da "birincil yapı"ları ile karmaşık bir şekilde bağlantılıdır.
Herbert Sander Gutowsky, University of Illinois at Urbana-Champaign'de kimya profesörü olan Amerikan kimyager. Gutowsky nükleer manyetik rezonans (NMR) yöntemlerini kimya alanında uygulayan ilk kişidir. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi kullanarak moleküllerin yapısını belirledi. Öncü çalışmaları NMR'nin bilimsel bir araç olarak kullanılması için deneysel kontrolünü sağladı, deneysel gözlemlerle teorik modelleri birleştirdi ve NMR'yi kimya ve tıbbı araştırma alanlarında sıvıların, katıların ve gazların moleküler ve dinamik yapılarını incelemek için en etkili analitik araçlardan biri haline getirdi. Çalışmalarının etkisiyle kimya, biyokimya ve malzeme bilimi alanlarındaki bazı sorunlar çözüldü ve NMR spektroskopisinin kullanıldığı pek çok alt alanı da etkiledi.
John Stewart Waugh, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden Amerikalı kimyager ve enstitü profesörüydü. Ortalama hamilton teorisini geliştirmesi ve daha önce sıvılarla sınırlı olan NMR spektroskopisini katı hale genişletmek için kullanması ile tanınmaktadır. Nükleer manyetik rezonansın (NMR) dinamiklerinin ve spektrumlarının ücretsiz genel amaçlı Windows tabanlı simülatörü olan ANTIOPE'nin yazarıdır. Ayrıca, izole sistemlerde denge ve ergodisite için genel gereklilikleri göstermek için birkaç bağlı spin sistemlerini kullanmıştır.
Sıfır ve ultra düşük alan NMR, NMR aktif çekirdekleri içeren kimyasalların nükleer manyetik rezonans spektrumlarının, manyetik alan etkisinin dikkatlice ortadan kaldırıldığı bir ortamda elde edilmesidir. ZULF NMR deneyleri, genellikle, pasif veya aktif şekilde manyetik kalkanlama yapılarak Dünya’nın manyetik alanının azaltılması ile gerçekleştirilir. Bu, süper iletken mıknatısların sağladığı yüksek manyetik alanda uygulanan yaygın NMR deneylerinin tersine bir yaklaşımdır. ZULF deneylerinde baskın etkileşim nükleer spin-spin eşleşmeleridir ve spinler ile dış manyetik alan arasındaki eşleşmeler bunun pertubasyonuna, yani sapmasına neden olur. Bu rejimde çalışmanın birçok avantajı bulunmaktadır: Manyetik alınganlık kaynaklı çizgi genişlemesi engellenir yani heterojen ortamdaki numunelerin spektrumlarındaki homojen olmamaktan kaynaklanan çizgi genişlemesi azaltır. Bir diğer avantaj ise düşük frekanslı sinyallerin, artan yüzey katmanı etkisi nedeniyle metaller gibi iletken malzemelerden kolayca geçebilmesidir. Bu durum numune kaplarının genellikle cam, kuvars veya seramikten yapıldığı yüksek alan NMR için geçerli değildir.
