論文の概要: Spin relaxation in inhomogeneous magnetic fields with depolarizing boundaries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08300v1
• Date: Wed, 13 Mar 2024 07:15:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-14 15:16:05.563977
• Title: Spin relaxation in inhomogeneous magnetic fields with depolarizing boundaries
• Title（参考訳）: 脱分極を伴う不均一磁場中におけるスピン緩和 境界線
• Authors: Yue Chang, Shuangai Wan, Shichao Dong, and Jie Qin
• Abstract要約: 脱分極壁を有する気相セルに閉じ込められた原子スピンの場不均一性による緩和に関する研究を行った。 希ガススピンのような核スピンとは対照的に、非被覆細胞の原子スピンは境界でランダム化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 24.03686690579752
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Field-inhomogeneity-induced relaxation of atomic spins confined in vapor cells with depolarizing walls is studied. In contrast to nuclear spins, such as noble-gas spins, which experience minimal polarization loss at cell walls, atomic spins in uncoated cells undergo randomization at the boundaries. This distinct boundary condition results in a varied dependence of the relaxation rate on the field gradient. By solving the Bloch-Torrey equation under fully depolarizing boundary conditions, we illustrate that the relaxation rate induced by field inhomogeneity is more pronounced for spins with a smaller original relaxation rate (in the absence of the inhomogeneous field). We establish an upper limit for the relaxation rate through calculations in the perturbation regime. Moreover, we connect it to the spin-exchange-relaxation-free magnetometers, demonstrating that its linewidth is most sensitive to inhomogeneous fields along the magnetometer's sensitive axis. Our theoretical result agrees with the experimental data for cells subjected to small pump power. However, deviations in larger input-power scenarios underscore the importance of considering pump field attenuation, which leads to uniformly distributed light shift that behaves as an inhomogeneous magnetic field.
• Abstract（参考訳）: 脱分極壁を有する気相セルに閉じ込められた原子スピンの場不均一性による緩和に関する研究を行った。 細胞壁における極小偏極損失を経験する希ガススピンのような核スピンとは対照的に、非コーティング細胞の原子スピンは境界でランダム化される。 この異なる境界条件は、磁場勾配に対する緩和速度の変動をもたらす。 完全偏極境界条件下でのブロッホ・トーリー方程式の解法により、場の非均一性によって誘導される緩和速度は(非均一場が存在しない場合)より小さい元の緩和速度を持つスピンに対してより顕著であることを示す。 我々は摂動状態の計算によって緩和率の上限を確立する。 さらに、スピン交換緩和のない磁力計に接続し、その線幅が磁力計の感度軸に沿った不均一な磁場に最も敏感であることを示す。 我々の理論的結果は、小さなポンプ電力を受ける細胞の実験データと一致している。 しかし、大きな入力パワーのシナリオにおける偏差は、ポンプ磁場の減衰を考慮することの重要性を浮き彫りにしており、不均一磁場として振る舞う均一に分散した光シフトをもたらす。

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