Nuclear spin interactions in ferromagnetics and antiferromagnets

In a ferromagnetic or antiferromagnetic crystal the hyperfine coupling between the electrons and the nuclei of the magnetic or nonmagnetic ions leads to a certain broadening of the nuclear resonance line. (This phenomenon is already known for samples in the paramagnetic state.) Via the hyperfine coupling a particular nucleus excites a virtual spin wave, which is reabsorbed by one of the other nuclei. This sequence of events is equivalent to a long range interaction between the nuclear spins. Since the direction of magnetization furnishes a preferred axis, this coupling is anisotropic with respect to this axis. Thus one obtains a reduction in the transverse relaxation time, T2. If there are several nuclear species in the sample under examination, the time T1 may be shortened by the same mechanism, which enables energy to flow from the species under consideration to the other species.Dans un cristal ferromagnétique ou antiferromagnétique le couplage hyperfin entre électrons et noyaux des ions magnétiques ou non-magnétiques se traduit par un certain élargissement de la raie de résonance nucléaire. (Ce phénomène est déjà connu pour les échantillons paramagnetiques.) Moyennant ce couplage hyperfin, un noyau particulier excite une onde de spin virtuelle qui est réabsorbée par un des autres noyaux. Ce processus est équivalent à un couplage à distance entre spins nucléaires. Étant donné que la direction d'aimantation fournit un axe privilégié, ce couplage est anisotrope par rapport à cet axe. Ainsi on obtient une réduction de temps de relaxation transversal, T2. Si l'on a plusieurs espèces de noyaux dans l'échantillon examiné, le temps T1 est susceptible d'être réduit par le même mécanisme, ce qui rend possible le passage d'énergie des noyaux considérés vers les autres noyaux