스핀 교환 상호작용

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양자역학에서, 스핀 교환 상호작용은 시스템의 총 각도 운동량을 보존하지만 시스템의 다른 측면들을 변화시킬 수 있다.지상 상태에서 두 개의 스핀 극성 원자가 스핀 교환 충돌을 경험할 때 원자의 총 스핀은 보존되지만 개별 스핀의 방향은 바뀔 수 있다.예를 들어, $원자{\displaystyle }$ A ${\displaystyle A}$과 B$${\$displaystyle B}$이(가) 정반대로 편광된 경우$$ 스핀 교환 충돌이 스핀들을 역전시킨다.^[1]

${\displaystyle A(\uparrow )+B(\downarrow )\오른쪽 화살표 A(\downarrow )+B(\uparrow )}$

알칼리 금속의 경우

알칼리 금속 원자의 전형적인 증기에서 스핀 교환 충돌은 원자 사이의 상호작용의 지배적인 유형이다.충돌은 너무 빨리 일어나 전자 스핀의 상태만 바꾸고 핵 스핀에는 큰 영향을 주지 않는다.따라서 알칼리 금속 원자 사이의 스핀 교환 충돌은 충돌 쌍의 총 각도 운동량을 보존하면서 원자의 초미세 상태를 변화시킬 수 있다.그 결과 스핀 교환 충돌은 자기장이 존재하는 상태에서 전처리되는 편극 원자의 앙상블에 디코오션을 일으킨다.

알칼리 금속 원자의 증기에 대한 스핀 교환 충돌 사이의 시간은

${\displaystyle T_{se}=(\sigma _{se}n{\bar{v})^{-1}$

여기서 K, Rb, Cs와 같은 알칼리 금속의 스핀 교환 단면은 다음과^[2] 같다.

${\displaystyle \sigma _{se}=2\filename 10^{-14}\\mathrm {cm}^{2}}$

$여기$서 $n{\displaystyle }$ ${\displaystyle n}$은(는) 증기 밀도이고 v$'{\$은(는) Maxwell-Boltzmann 분포에 의해 주어진 평균 상대 속도다$$.

${\displaystyle {\bar}}={\sqrt {\frac {8RT}{\pi m}}}}$

여기서 $R{\displaystyle }$ ${\displaystyle R}$은(는) 이상적인 기체 $,$ T {\$displaystyle$ $T}$은 온도$,$ m {\$displaystyle$m}은 원자의 어금질량이다$$.

참조