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  

Знаете ли Вы, что "гравитационное линзирование" якобы наблюдаемое вблизи далеких галактик (но не в масштабе звезд, где оно должно быть по формулам ОТО!), на самом деле является термическим линзированием, связанным с изменениями плотности эфира от нагрева мириадами звезд. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 22.07.2019 - 18:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:44: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> ИНЕРЦИОИДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ЭНЕРГИИ - Карим_Хайдаров.
21.07.2019 - 14:42: ГЕОФИЗИКА И ФИЗИКА ПЛАНЕТ - Geophysics and planetology -> Сезонные колебания уровня вод морей и океанов - Карим_Хайдаров.
21.07.2019 - 09:45: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА - Карим_Хайдаров.
21.07.2019 - 09:44: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
21.07.2019 - 09:43: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Галины Царёвой - Карим_Хайдаров.
20.07.2019 - 05:34: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
20.07.2019 - 05:30: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
16.07.2019 - 10:00: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
16.07.2019 - 09:58: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
12.07.2019 - 17:46: ФИЗИКА ЭФИРА - Aether Physics -> Понятие времени и эфир - Владимир_Афонин.
11.07.2019 - 07:14: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution