Effet tunnel dans les systèmes magnétiques : de la description microscopique et déterministe à l'équation maîtresse
Résumé
La relaxation d'un spin dans un solide dépend dans certains cas de l'effet tunnel entre deux états de champ cristallin excités |a〉 et |b〉. Le calcul de la fréquence tunnel ωab à la résonance est un problème classique en l'absence d'amortissement. En présence d'amortissement, on peut déduire le temps de relaxation d'une équation maîtresse où l'effet tunnel est modélisé par une probabilité de transition Γab entre |a〉 et |b〉. Nous démontrons la formule Γab=2ωab2τab/[1+τab2(Ea - Eb)2/ħ2], où Ea -Eb est une fonction linéaire du champ magnétique, τab=τaτb/(τa+τb), enfin τa et τb sont les temps de vie de |a〉 et |b〉, qui dépendent de l'interaction spin-phonon et peuvent être calculés en l'absence d'effet tunnel. On propose une analogie mécamique qui donne une image intuitive du phénomène. Les équations maîtresses sont identiques à celles qui décrivent la décharge de condensateurs dans un réseau électrique.
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