Релаксация далеких ядер в твердом теле при сверхнизких температурах через дипольный резервуар собственных ядер парамагнитных центров

Abstract

Абрагам с соавторами (Physica В81, 245 (1976)) предложили механизм релаксации далеких ядер через дилоль-дипольный резервуар (ДДР) собственных ядер парамагнитных центров, не "замораживающийся" при сверхнизких температурах. Для доказательства возможности такого процесса было показано, что из-за леремешивания электронных и ядерных спиновых состояний вследствие сверхтонкоrо взаимодействия мат­ричные элементы флип-флопов собственных ядер действительно являются электронными матричными эле­ментами. Это эквивалентно увеличению теплоемкости ("утяжелению") ДДР собственных ядер. Такой «утя­желенный» ДДР далее играет роль термодинамической подсистемы, через которую далекие ядра релаксируют в решетку, причем узкое горло имеется на втором участке релаксации. Поскольку этот меха­низм может играть доминирующую роль в низкотемпературной ядерной релаксации и в других процессах, предстамяет интерес получить гамильтониан «утяжеленноrо» ДДР в явном виде, вычислить его теплоем­кость и оценить эффективную скорость релаксации далеких ядер через ДДР собственных ядер, что и выпол­нено в настоящей работе.

Абрагам із співавторами (Physica В81, 245 ( 1976)) запропонували механізм релаксаціі далеких ядер через диполь-дипольний резервуар (ДДР) масних ядер парамагнітних центрів, який не «заморожується» при наднизьких температурах. Для доказу можливості такого процесу ними було показано, що через пере­мішування електронних та ядерних спінових станів внаслідок надтонкої взаємодії матричні елементи фліп-­флопів масних ядер дійсно є електронними матричними елементами. Це еквівалентно збільшенню теп­лоємності («обважненого») ДДР власних ядер. Такий «обважнений» ДДР далі грає роль термодинамічної підсистеми, через яку далекі ядра релаксують в гратку, причому вузьке горло присутнє на другій ділянці релаксації. Оскільки цей механізм може грати домінуючу роль в низькотемпературній ядерній релаксації і в іншіх процесах, викликає інтерес одержання гамільтоніана «обважненого» ДДР власних ядер в явному виг­ляді, обчислення його теплоємності та оцінення ефективної швидкості релаксації далеких ядер через ДДР масних ядер, що і виконано в даній роботі.

Abragam et al. (Physica B81, 245 (1976)) proposed a relaxation mechanism for far nuclei via dipole–dipole reservoir (DDR) of own nuclei of paramagnetic centers which do not “freeze” at ultra low temperatures. In order to verify the possibility of such a process, they proved that the matrix elements of flip-flops of own nuclei are the electron matrix elements due to the mixing of electron and nuclear spin states as a result of superfine interaction. This is equivalent to an increase in heat capacity (“increase in weight”) of the DDR of own nuclei. Such a “heavier” DDR subsequently plays the role of a thermodynamic subsystem through which far nuclei relax to the lattice, a narrow bottleneck being observed on the second relaxation region. Since this mechanism can play a dominating role in low-temperature nuclear relaxation as well as in other processes, it is important to obtain the Hamiltonian of a “heavier” DDR in explicit form, to calculate its heat capacity, and to estimate the effective relaxation rate of far nuclei via DDR, which has been accomplished in the present publication.