Transientenrelaxationen

Transientenrelaxationen bezeichnet in der Physik und Materialwissenschaft die kurzzeitigen Relaxationsprozesse, die unmittelbar nach einer plötzlichen Störung eines Systems auftreten und das System in einen Gleichgewichts- oder in einen neuen Gleichgewichtszustand zurückführen. Sie umfassen oft mehrere Mechanismen und treten in verschiedenen Bereichen auf, etwa in der Mechanik, der Elektrik, der Thermik oder der Magnetisierung.

Typische Merkmale sind zeitlich abklingende Größen wie Deformation, Spannungen, Polarisation, Magnetisierung oder Temperaturunterschiede. Die Abklingverläufe können einfach exponentiell sein, sich aus mehreren Exponentialgliedern zusammensetzen oder gestresst-exponentiell beschrieben werden. In vielen Materialien erkennen Experimente zudem verschiedene Relaxationskanäle mit charakteristischen Zeiten, die von Mikro- bis zu Stunden reichen können. Die genaue Form der Relaxation hängt von den zugrunde liegenden Mechanismen ab, etwa von Rekrutierung lokaler Rand- oder Defektbewegungen, Diffusionsprozessen oder viskoelastischer Verschiebung.

Kontexte, in denen Transientenrelaxationen auftreten, umfassen die transienten rheologischen Antworten nach Abbruch der Schubspannung, die Dielektrik- oder Spinsysteme nach Abschaltung eines äußeren Feldes, sowie die thermische Entspannung nach einer Temperaturstörung. Theoretisch werden diese Prozesse oft mit linearem Response, mehrstufigen oder gestreckt-exponentiellen Modellen beschrieben, gelegentlich mit Alterungs- oder Kovarianzeffekten.

Transientenrelaxationen sind damit zentrale Phänomene zur Charakterisierung der Zeitskalen und Mechanismen der Rückkehr eines Systems in den Gleichgewichtszustand und liefern Einblicke in Materialeigenschaften wie Kernstruktur, Mobilität von Defekten oder Relaxationspfade.