La temperatura de espín es una característica parcial del subsistema de espín que tiene la dimensión de temperatura [1] [2] . Ampliamente utilizado para describir las propiedades de los paramagnetos electrónicos y nucleares en un campo magnético externo .
Según GOST IEC 60050-113-2015, la temperatura es una característica del grado de libertad de una micropartícula ( electrón , átomo , molécula , etc.) [3] , es decir, para un sistema fuera de equilibrio “... muchos se pueden considerar diferentes temperaturas, ... correspondientes a diferentes flujos de energía. Por ejemplo, puede ingresar las temperaturas de los movimientos de traslación y espinor, la temperatura de radiación, etc.” [4] . Cuando las temperaturas de todos los grados de libertad son iguales, lo que ocurre en un estado de equilibrio térmico en un sistema termodinámico, se habla simplemente de la temperatura del sistema [3] .
Cuando se aplica a los sólidos , el concepto de temperatura de espín refleja el hecho de que los espines nucleares están relacionados entre sí por interacciones magnéticas dipolares mucho más fuertes que con una red cristalina . De acuerdo con el concepto de temperatura de espín, se supone que se establece un estado de cuasi-equilibrio ( relajación espín-espín ) en el sistema de espines que interactúan, el cual se logra en un tiempo mucho más corto que el tiempo de relajación espín-retícula. . Este estado se caracteriza por la temperatura de espín, que en un campo magnético externo debido a la diferencia en los tiempos de relajación puede diferir de la temperatura de la red cristalina [1] [5] [2] . Después de que el sistema de espín entra en equilibrio con la red, sus temperaturas se igualan. Utilizando el concepto de temperatura de espín, se pueden calcular los tiempos de relajación de la red de espín para espines nucleares arbitrarios y campos magnéticos arbitrarios [6] .
En un campo magnético externo, los niveles de energía de las partículas paramagnéticas se dividen en subniveles magnéticos ( el efecto Zeeman ), cuya población inversa (lograda al bombear el subsistema de espín con energía) corresponde a una temperatura de espín negativa en la escala Kelvin .
Bajo ciertas condiciones, un mismo sistema físico puede caracterizarse simultáneamente por varias temperaturas de espín (por ejemplo, Zeeman y temperaturas de espín-espín ) [1] [7] .
En los sistemas ordenados magnéticamente ( ferroimanes y antiferroimanes ), la temperatura efectiva del subsistema magnon actúa como un análogo de la temperatura de espín [1] .
Casimir y du Pré (1938) fueron los primeros en señalar, en relación con el magnetismo electrónico, la importancia de aislar los grados de libertad de espín en un subsistema termodinámico separado con su propia temperatura característica [8] , y Pound y Purcell (1948) ampliaron el concepto de temperatura de espín al magnetismo nuclear [9] .