Relaksatsiooni

Relaksaatio on ilmiö, jossa järjestelmä palautuu kohti tasapainotilaansa ulkoisen häiriön jälkeen. Sitä käytetään yleisesti kuvaamaan aikavakioita ja vasteita monilla tieteenaloilla, kuten fysiikassa, materiaalitieteessä, kemiassa, biologiassa ja elektroniikassa. Yleisesti relaksaatio tarkoittaa poikkeaman vähentymistä kohti tasapainotilan arvoa.

Fysikaalisessa kontekstissa relaksaatio voidaan kuvata eksponenttisena palaantumisena, jossa poikkeama A(t) pienenee A0 exp(-t/τ). Relaksaatioaika τ kertoo, miten nopeasti järjestelmä palautuu; lyhyet τ-arvot vastaavat nopeaa palautumista ja pitkät τ-arvot hidasta.

Esimerkkejä: magneettinen relaksaatio NMR:n ja MRI:n yhteydessä, jossa spinien palautuminen termisen tasapainon suuntaan määritellään spin-lattice-relaksaatio (T1) sekä spin-spin-relaksaatio (T2). Materiaaleissa relaksaatio kuvaa jännityksen vähenemistä ajan myötä, kun materiaali palautuu elastiseksi tai viskoosiksi. Elektroniikassa relaksaatio vaikuttaa jännite- tai virrasyklin palautumiseen RC- tai RL-verkossa. Biologiassa ja fysiologiassa relaksaatio viittaa esimerkiksi kehon tilojen palautumiseen rasituksen jälkeen, kuten sydämen sykkeen tai verenpaineen normalisoitumiseen.

Relaksaatio on keskeinen käsite sekä mittauksissa että mallinnuksessa, koska se vaikuttaa signaalien voimakkuuteen, mittausvirheisiin ja materiaalien dynaamisiin ominaisuuksiin. Erilaiset kokeelliset ja teoreettiset lähestymistavat määrittelevät τ-arvot, spektrit ja muut parametrit kunkin alan kontekstissa.