ในกลศาสตร์ควอนตัมการแลกเปลี่ยนสปินเป็นกระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคสองตัวที่เกิดจากการปฏิสัมพันธ์แบบแลกเปลี่ยน^{[ 1 ]}มันรักษาโมเมนตัมเชิงมุมรวม ของระบบ ไว้แต่อาจอนุญาตให้ด้านอื่นๆ ของระบบเปลี่ยนแปลงได้ เมื่ออะตอมที่มีสปินโพลาไรซ์สองอะตอมในสถานะพื้นฐาน ประสบกับการชนแบบแลกเปลี่ยนสปิ น สปินรวมของอะตอมจะยังคงอยู่ แต่ทิศทางของสปินแต่ละตัวอาจเปลี่ยนแปลงได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าอะตอม${\displaystyle A}$และ${\displaystyle B}$มีขั้ว ตรงข้ามกัน การชนแบบแลกเปลี่ยนสปินจะกลับทิศทางสปิน: ^{[ 2 ]}

${\displaystyle A(\uparrow )+B(\downarrow )\rightarrow A(\downarrow )+B(\uparrow )}$

ในไอระเหยทั่วไปของ อะตอม โลหะอัลคาไลการชนแบบแลกเปลี่ยนสปินเป็นปฏิสัมพันธ์หลักระหว่างอะตอม การชนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมากจนเปลี่ยนแปลงเฉพาะสถานะของสปินอิเล็กตรอนเท่านั้น และไม่ส่งผลกระทบต่อสปินของนิวเคลียสอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น การชนแบบแลกเปลี่ยนสปินระหว่างอะตอมโลหะอัลคาไลสามารถเปลี่ยน สถานะ ไฮเปอร์ไฟน์ของอะตอมได้ ในขณะที่ยังคงรักษาโมเมนตัมเชิงมุม รวม ของคู่ที่ชนกันไว้ ผลที่ตามมาคือ การชนแบบแลกเปลี่ยนสปินทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของความสอดคล้องในกลุ่มอะตอมที่มีขั้วซึ่งหมุนวนอยู่ในสนาม แม่เหล็ก

ช่วงเวลาระหว่างการชนกันแบบแลกเปลี่ยนสปินสำหรับไอของอะตอมโลหะอัลคาไลคือ

${\displaystyle T_{se}=(\sigma _{se}n{\bar {v}__{rel})^{-1}}$

โดยที่ภาคตัดขวางการแลกเปลี่ยนสปินสำหรับโลหะอัลคาไล เช่น K, Rb และ Cs คือ^{[ 3 ]}

${\displaystyle \sigma _{se}=2\times 10^{-14}\ \mathrm {cm} ^{2}}$

และที่ไหน${\displaystyle n}$คือความหนาแน่นของไอและ${\displaystyle {\bar {v}__{rel}}$คือความเร็วสัมพัทธ์เฉลี่ยที่กำหนดโดยการกระจายแบบแม็กซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ :

${\displaystyle {\bar {v}}_{rel}={\sqrt {\frac {16RT}{\pi m}}}}$

ที่ไหน${\displaystyle R}$คือ ค่าคง ที่ของก๊าซในอุดมคติ${\displaystyle T}$คืออุณหภูมิ และ${\displaystyle m}$คือมวลโมลของอะตอม