к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Спиновая температура

Спиновая температура - термодинамич. величина, характеризующая состояние внутр. квазиравновесия в подсистеме спиновых степеней свободы вещества. наиб. распространение понятие спиновой температуры получило при описании электронных и ядерных парамагнетиков . В этом случае спиновая температура TS определяет вероятность Wi нахождения системы частиц, обладающих спином, в стационарном состоянии с энергией8059-35.jpg:
8059-36.jpg

где Z - статистич. сумма. Соотношение (1) аналогично обычному каноническому распределению Гиббса, однако8059-37.jpg - лишь часть полной энергии системы, зависящая от спиновых переменных. Предполагается, что локальное внутр. равновесие в спиновой подсистеме (квазиравновесие) устанавливается гораздо быстрее, чем равновесие между спиновой подсистемой и остальными степенями свободы (истинное равновесие с температурой Т0). Примером может служить система ядер, обладающих спином8059-38.jpg и гиромагн. отношением8059-39.jpg, в твёрдом теле, помещённом во внеш. пост. магн. поле H. Взаимодействие магн. момента ядра с этим полем приводит к образованию 2I + 1 уровней энергии8059-40.jpg, разделённых равными интервалами8059-41.jpg и соответствующих разл. значениям проекции Iz ядерного спина на направление Н (рис., а). Внутр. квазиравновесие в этой системе устанавливается благодаря спин-спиновым взаимодействиям между ядрами: 1) создаваемые ядерными магн. моментами локальные поля приводят к расфазировке прецессии спинов в поле Н за время поперечной релаксации8059-44.jpg, в результате сохраняющейся макроскопич. характеристикой системы остаётся ср. значение Iz; 2) взаимные «перевороты» ядерных спинов, вызванные спин-спиновым взаимодействием, приводят к «забыванию» их нач. распределения по состояниям также за время8059-45.jpg. Поэтому на интервалах времени8059-46.jpg можно считать спиновую подсистему квазиравновесной. Обычно8059-47.jpg с оказывается много меньше времени спин-решёточной релаксации8059-48.jpg с.
8059-42.jpg

Энергетические диаграммы и квазиравновесные распределения населёнвостей парамагнитных спиновых систем в магнитном поле: а - I = 3/2, единая спиновая температура; б - различные спиновые температуры в неэквидистантном спектре; в - «зеемановская» и «спин-спиновая» спиновые температуры;8059-43.jpg - энергия, и - населённость; пунктир соответствует распределению Больцмана.

Распределение (1) сводится при этом к Больцмана распределению населённостей ni по уровням8059-49.jpg:
8059-50.jpg

Если спиновая система не подвергается внеш. воздействиям, она приходит в равновесие с решёткой, играющей роль термостата; при этом TS = T0. Однако при воздействии резонансного радиочастотного магн. поля с частотой8059-51.jpg , индуцирующего квантовые переходы между соседними магн. уровнями [см. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)], населённости уровней постепенно выравниваются, что в соответствии с (2) означает повышение спиновой температуры. В пределе и8059-52.jpg (насыщение ЯМР).8059-53.jpg8059-54.jpg

Понятие спиновой температуры обобщается также на системы с разл. расстояниями между соседними уровнями энергии, что типично для электронного парамагнитного резонанса, ядерного квадрупольного резонанса и др. В этом случае отсутствие резонанса между разл. переходами спектра препятствует установлению квазиравновесия с единой спиновой температурой TS. Однако каждой паре уровней j, k можно приписать, следуя (2), свою «парциальную» спиновую температуру 8059-55.jpg

При насыщении к--л. перехода (напр.,8059-56.jpg на рис., б) населённости этих уровней выравниваются и соответствующая спиновая температура 8059-57.jpg, тогда как на др. переходах спиновая температура может оказаться как выше, так и ниже Т0или стать отрицательной (см. Отрицательная температура ).Последнее означает, в соответствии с (2), что населённость верх. уровня больше, чем нижнего (см. уровни 3, 2 на рис., б). Возможность состояний с отрицательной спиновой температуры характерна для систем (не только спиновой природы), спектр энергии к-рых ограничен сверху. Такие состояния способны к вынужденному испусканию эл--магн. поля, с ними связана работа квантовых генераторов и усилителей (см. также Лазер).

Термодинамический смысл спиновой температуры более полно проявляется в твёрдых парамагнетиках при учёте энергии спин-спиновых взаимодействий. При этом каждый уровень8059-58.jpg расщепляется в квазинепрерывную полосу шириной8059-59.jpg , где HL- ср. локальное поле. При8059-60.jpg квазиравновесие в такой системе описывается двумя спиновыми температурами: «зеемановской» Tsz и «спин-спиновой» TSS. Они характеризуют соответственно распределения населённостей по уровням8059-61.jpgи внутри непрерывных полос (рис., в).

Адиабатич. уменьшение поля Н за время8059-62.jpg приводит к понижению спиновой температуры. В частности, при адиабаич. размагничивании до Н = 0 получается TS = T0HL/H. Адиабатич. размагничивание электронных и ядерных парамагнетиков используют для магнитного охлаждения до температур ниже 1К.

В магнитоупорядоченных веществах (ферро- и антиферромагнетиках) аналогом спиновой температуры является эфф. температура подсистемы магнонов (см. Релаксация магнитная).

Литература по спиновой температуры

  1. Гольдман М., Спиновая температура и ЯМР в твердых телах, пер. с англ., М., 1972;
  2. Ацаркин В. А., Родак М. И., Температура спин-спиновых взаимодействий в электронном парамагнитном резонансе, «УФН», 1972, т. 107, с. 3;
  3. Абрагам А., Гольдман М., Ядерный магнетизм: порядок и беспорядок, пер. с англ., т. 1-2, М., 1984.

В. А. Ацаркин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution