Spin-lattice relaxation time of conduction electrons in alkali metals: Sodium

Summary

A theory of the spin-lattice relaxation timeT ₁ of conduction electrons in liquid and solid alkali metals has been calculated here. TheT ₁ is expressed in terms of the dynamical structure factor which includes a Debye phonon spectrum. The normal and umklapp processes are calculated separately. We find that the transverse phonons contribute greatly to the unklapp process. We also have measured the temperature dependence ofT ₁ in sodium metal from 100°K to 600°K. The experimental data are in fair agreement with our theory from 13°K to 600°K.

Riassunto

Si è sviluppata una teoria relativa al tempo di rilassamentoT ₁ spin-reticolo degli elettroni di conduzione dei metalli alcalini liquidi e solidi. Si è espressoT ₁ per mezzo del fattore dinamico di struttura che comprende uno spettro di fononi di Debye. Si calcolano separatamente i processi normali e di umklapp. Si trova che ai processi di quest’ultimo tipo contribuiscono grandemente i fononi trasversali. Si è anche misurata la dipendenza dalla temperatura, fra 100 e 600°K, diT ₁ per il sodio metallico. I dati sperimentali si accordano bene con i calcoli teorici fra 13 e 600°K.

Резюме

Предлагается теория для времени спин-решеточной релаксацииT ₁ для электронов проводимости в жидких и твердых щелочных металлах.T ₁ выражается через динамический структурный фактор, который включает дебаевский фононный спектр. Нормальные процессы и процессы переброса вычисляются отдельно. Мы получаем, что поперечные фононы дают существенный вклад в процессы переброса. Мы также измеряем температурную зависимостьT ₁ в металлическом натрии в области 100°K до 600°K. Экспериментальные данные хорошо согласуются с теорией в области от 13°K до 600°K.