Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 22, Issue 1, pp 1–12 | Cite as

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

  • J. T. Lue


A theory of the spin-lattice relaxation timeT1 of conduction electrons in liquid and solid alkali metals has been calculated here. TheT1 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 ofT1 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.

Время спин-решеточной релаксации для электронов проводимости в щелочных металлах: натрий


Предлагается теория для времени спин-решеточной релаксацииT1 для электронов проводимости в жидких и твердых щелочных металлах.T1 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 зависимостьT1 в металлическом натрии в области 100°K до 600°K. Экспериментальные данные хорошо согласуются с теорией в области от 13°K до 600°K.


Si è sviluppata una teoria relativa al tempo di rilassamentoT1 spin-reticolo degli elettroni di conduzione dei metalli alcalini liquidi e solidi. Si è espressoT1 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, diT1 per il sodio metallico. I dati sperimentali si accordano bene con i calcoli teorici fra 13 e 600°K.


Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.


  1. (1).
    Y. Yafet:Solid State Phys.,14, 1 (1963).Google Scholar
  2. (2).
    J. M. Ziman:Proc. Roy. Soc., A226, 436 (1954).ADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  3. (3).
    J. S. Helman andR. A. B. Devine:Phys. Rev.,4, 1153, 1156, 4384 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    M. Born andT. Von Kármán:Phys. Zeits.,13, 297 (1912).MATHGoogle Scholar
  5. (5).
    M. P. Greene andW. Kohn:Phys. Rev.,137, A 513 (1965).ADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  6. (6).
    L. Van Hove:Phys. Rev.,95, 249 (1954).ADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  7. (7).
    C. Kittel:Introduction to Solid State Physics, II ed. (New York, N. Y., 1956).Google Scholar
  8. (8).
    A. H. Wilson:The Theory of Metals, II ed. (Cambridge, Mass., 1953), p. 336.Google Scholar
  9. (9).
    J. M. Ziman:Electrons and Phonons (Oxford, 1960), p. 362.Google Scholar
  10. (10).
    A. Guinier andG. Founet:Small Angle Scattering of X-Rays (New York, N. Y., 1955).Google Scholar
  11. (11).
    A. Rahman, K. S. Singwi andA. Sjølander:Phys. Rev.,126, 986 (1962).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. (12).
    P. D. Randolph:Phys. Rev.,134, A 1238 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    W. M. Walsh jr.,J. Jeener andN. Bloembergen:Phys. Rev.,139, A 1338 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. (14).
    J. Strong, H. V. Neher, A. E. Whitbord, C. H. Cartwright andR. Hayward:Procedures in Experimental Physics, Chap. 8 (Englewood Cliffs, N. J., 1938).Google Scholar
  15. (15).
    G. Feher andA. F. Kip:Phys. Rev.,98, 337 (1955).ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. (16).
    F. J. Dyson:Phys. Rev.,98, 349 (1955).ADSCrossRefMATHGoogle Scholar
  17. (17).
    F. Vescial, N. S. Vander Ven andR. T. Schumacher:Phys. Rev.,134, A 1286 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. (18).
    M. E. Diederich andJ. Trivisino:Journ. Phys. Chem. Sol.,27, 637 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  19. (19).
    R. A. B. Devine andR. Dupree:Phil. Mag.,21, 787 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. (20).
    W. Kolbe:Phys. Rev. B,3, 320 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. (21).
    G. P.Daw: Ph. D. Thesis, University of Exeter (1968) (unpublished).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1974

Authors and Affiliations

  • J. T. Lue
    • 1
    • 2
  1. 1.Department of PhysicsDuke UniversityDurham
  2. 2.Department of PhysicsNational Tsing Hua UniversityHsinchuTaiwan

Personalised recommendations