Relaxationstider

Relaxationstider är tidsmått som beskriver hur snabbt ett fysiskt system återgår till jämvikt efter en störning. Oftast följer återhämtningen en exponentiell avklingning och karaktäriseras av en tidskonstant, tau, eller av specifika beteckningar som T1 och T2 i olika sammanhang. Relaxationstiderna varierar starkt beroende på mekanismer som energidissipation, dekoherens eller återförsel av populationsskillnader till jämvikt, och de ger en bild av hur snabbt ett system svarar på disturbance och hur länge minnet av perturbationen består.

I kärnmagnetisk resonans (NMR) och elektron-spin resonans (ESR) används relaxationstiderna för att beskriva magnetiseringens återhämtning. T1, eller spin-lattice-relaxation, beskriver hur magnetisering längs ett externfält återställs via energiutbyte med omgivningen. T2, eller spin-spin-relaxation, beskriver dekoherensen mellan spinnsystemet och hur snabbt den transversella magnetiseringen avtar. Inom optik och kvantteknik används ofta livstider för exciterade tillstånd, till exempel fluorescenslivtid, som anger hur länge ett elektronisk tillstånd finns innan rekombination. Inom elektronisk och elektronikkonstruktion beskriver RC-kretsens tidkonstant tau = RC hur snabbt spänningen eller laddningen ändras efter en störning.

Mättjänster för relaxationstider inkluderar tidupplösta NMR/ESR-spektroskopi, pump-probe-tekniker, tidupplöst fotoluminiscens och mätning av fackövergångar i dioder och transistorstrukturer. I komplexa system kan relaxationstiderna vara multi-exponentiella eller följa en fördelning av tider, vilket kräver mer avancerad modellering för tolkning.

Relaxationstider är centrala för att karakterisera dynamik och prestanda i material, kemiska reaktioner och tekniska komponenter, där snabb eller långsam återhämtning påverkar funktion och effektivitet.