Surgimiento de Irreversibilidad Dinámica en Sistemas Cuánticos de Muchos Cuerpos: Un test usando Resonancia Magnética Nuclear

HORACIO M PASTAWSKI; GONZALO USAJ; RODRIGO A IGLESIAS; PATRICIA LEVSTEIN

REVISTA MEXICANA DE FíSICA

Año: 1998 vol. 44 p. 1 - 10

0035-001X

La técnica de resonancia magnética nuclear permite crear una polarización local de no-equilibrio y posteriormente detectar su evolución. También es posible invertir el signo del hamiltoniano dipolar efectivo y así revertir una dinámica aparentemente difusiva, generando un eco de polarización. Las mediciones en policristales de (C5H5)Mn(CO)3 y de (C5H5)2Fe mostraron ecos que se atenúan como función del tiempo tR transcurrido hasta que se revierte la dinámica. En el primero, una fuerte interacción cuadrupolar irreversible (no invertida), se manifiesta en una atenuación exponencial. El segundo tiene fuertes interacciones de muchos cuerpos (reversibles) cuya dinámica cuasi-caótica es inestable frente a la acción de pequeñas interacciones residuales (no invertibles). Así aparece un comportamiento irreversible con forma gaussiana. Soluciones numéricas de sistemas modelo concuerdan con esta hipótesis. Para controlar los parámetros dinámicos aplicamos a cristales estructuralmente semejantes: (C5H5)2Fe y (C5H5)2Co, una secuencia de pulsos diseñada ad-hoc. Esta limita la complejidad del estado dinámico para cada tR, disminuyendo su contribución a la atenuación y revelando la presencia de una posible fuente subyacente de irreversibilidad. Para el (C5H5)2Co surge una ley exponencial (atribuíble al magnetismo del Co(II)) cuando la dinámica es suficientemente disminuída, mientras que para el (C5H5)2Fe la atenuación permanece Gaussiana. Esto muestra que la irreversibilidad es controlada por la dinámica reversible. The NMR technique allows to create a non-equilibrium local polarization and to detect its later evolution. Besides, it is possible to change the sign of the effective dipolar Hamiltonian and therefore retrace an apparently diffusive dynamics leading to a polarization echo. Our experiments in polycrystalline samples of (C5H5)Mn(CO)3 and (C5H5)2Fe showed that those echoes attenuate as function of the time elapsed until the dynamics is reverted. In the former, a strong irreversible quadrupolar interaction (non inverted), produces an exponential decay. The latter has strong many-body interactions (reversible) whose quasi-chaotic dynamics has a local instability sensitive to the presence of small residual interactions (non-inverted). Thus an irreversible Gaussian decay appears. Numerical solutions of model systems agree with this hypothesis. To control the dynamical parameters we applied to structuraly similar crystals: (C5H5)2Fe and (C5H5)2Co, a pulse sequence devised ad-hoc. It limits the complexity of the dynamical state for each tR, slowing down its contribution to the attenuation and revealing the presence of an eventual underlying source of irreversibility. For (C5H5)2Co an exponential decay [attributable to the magnetism of the Co(II)] emerges when the dynamics is suficiently reduced, while for (C5H5)2Fe the attenuation remains Gaussian. This shows that irreversibility is controlled by the reversible dynamics.