分子自旋中弛豫时间的非单调温度依赖性与一级相变

我们推导了一个简单方程组，用以描述在整个温度域内与热浴弱相互作用的分子自旋的磁化弛豫。将其用于发生从相干到非相干弛豫转变的中间温度域，我们发现最慢弛豫模呈现一级相变。与该相变相关联，还展示了此模弛豫速率的一种不寻常的非单调温度依赖性。与普遍看法相反，这种非单调性引发了奇特但可观测的行为：升高温度不仅会导致最慢弛豫模的速率变小，还可能在某些弛豫时间后使磁化衰减更慢。此外，还表明该中间温度域的磁化弛豫只能由双指数或三指数形式准确描述。这些特征背后的物理原因可归因于量子隧穿效应以及不同但可比较的弛豫模的作用。相应地，提出了一种简单实验以证实我们关于一级相变与弛豫速率非单调性的发现。