OBSERVATION OF STRONGLY POLARIZED LIQUID AND SOLID ³He USING THE CASTAING-NOZIERES EFFECT AND POMERANCHUK COOLING

Résumé
L'Helium trois étant un liquide de Fermi, pour obtenir des polarizations proches de 1 par brute force il faut appliquer un champ magnétique H ~ K_BT_F/ µ ~ 200 T trop grand pour être maintenu en laboratoire pendant un temps suffisamment long. Castaing et Nozières ont suggéré une méthode très élégante qui ne fait pas appel à des champs aussi élevés. Il s'agit de polarizer ³He solide, qui est en première approximation un paramagnétique de type Curie-Weiss, et de le liquéfier en un temps court devant T₁, le temps de relaxation de l'aimantation. Nous avons observé le bien fondé de leur hypothèse, l'aimantation étant maintenue dans le liquide avec un temps de relaxation de quelques minutes. Des polarizations de solide d'environ 78 % ont été obtenues récemment. A cause des interactions antiferromagnétiques il faudra des champs magnétiques de l'ordre de 14 T pour obtenir des polarization proches de 100 %. La plupart de l'aimantation du solide peut être transférée en liquide.

Abstract
Because of the Fermi character of liquid ³He, to polarize this system to values close to one by brute-force we should apply a field H ~ K_BT_F/ µ ~ 200 T far too high to be produced in the laboratory for a sufficiently long time. Castaing and Nozières suggested a very elegant method of overcoming this problem which consists in polarizing solid ³He ( which has a magnetic susceptibility of the Curie-Weiss type) and quickly melt it in a time short compared to T₁, the time for the magnetization to relax. The magnetization was observed to stay in the liquid phase with a relaxation time of a few minutes. Using Pomeranchuk cooling, solid polarizations as high as 78 % were recently obtained. Because of antiferromagnetic interactions, larger solid polarizations will need higher magnetic fields. Most of the solid magnetizations can be transferred to the liquid.