Отвори го главното мени

Магнон

термин во физика

Магнон е квази честичка, сефкупна возбуденост of the електронската' спинска структура во кристалната решетка. Како еквивалент во квантната механика магнонот може да се разгледува како кватизиран спински бран.Магнонот има точно определено количество на енергја и импулс, имаат спин -1, што покажува дека се однесуваат како бозони .

Кратка историјаУреди

Концептот за магнонот е е воведен 1930 год од , Флекс Блох[1] , со цел да се објасни намалувањето на спонтана магнетизација во феромагнетот. На апсолутна нула (Т=0K), Хајзенберговиот феромагнет доаѓа до состојба на најниска енергија (основна состојба), во која сите атомски спинови магнетните моменти се во иста насока. Како што температурата расте, се помал е бројот на спинови кои се подредени во иста насока, се зголемува внатрешната енергија и се намалува вкупната магнетизација. Ако ја разгледуваме совршено магнетизираната состојба на феромагнетот на температура од 0⁰К,како состојба на вакум на феромагнетот, тогаш состојбата на ниска температура со неколку неподредени спинови може да се разгледува како гас од квазичестичките, во овој случај од магноните. Секој магнон, го намалува вкупниот спин во насоката на магнетизацијата за една единица од   [редуцирана ланкова константа(h/2π)] ) и магнетизација за  ,кадешто   жиромагнетен количник (количник на магнетен момент и аголен момент). Ова води до Блоховиот закон за зависност на спонтаната магнетизација од температурата:

 

Кадешто   е критичната температура (зависи од материјалот), а  е големината на спонтаната магнетизиација.

Квантитативната теорија на магнони, квантизирани спински бранови,  дополнително биле развиени понатаму од  Теодор Холштаин , (Хенри Примакоф) (1940), и Фримен Дајсон (1956). Користејќи го вториот квантификациски формализам тие покажале дека магноните се однесуваат како квазичестички со слаба интеракција согласно Бозе - Ајнштајновата статистика (bosons). Опсежен опис на овие квазичестици може да се најде во книгите на Чарлс Кител објавени документи на Ван Кранендонк Van Kranendonk и Ван Влек Van Vleck.

Директна детекција на магнони по експериментален пат, со нееластично расејување на неутрони во ферит,  е постигнат во 1957 од страна на Бертрам Брокхаус Bertram Brockhouse. Оттогаш магноните биле детектирани во феромагнетите, феримагнетите и антиферомагнетите.

За време на шеесетите се до осумдесетите години експериментално се потврдило преку расејување на светлина, дека магноните подлежат на Бозе-Ајнштајновата статистика. Класичната механика предвидува еднаков интензитет од стокови и антистокови линии. Но, расејувањето покажало дека Стоковите линии стануваат поинтензивни  како што следи од Бозе – Ајнштајнова статистика ако енергијата на магнонот е слична или помала од топлинската енергија, или   . Бозе Ајнштајновата кондензација на магнон е докажана во антиферомагнет на ниска температура од страна на Никуни и сор. Nikuni et al. и во феримагнет од страна на Демокритов Demokritov et al. на собна температура.[2] Неодамна Учида и сор.  Uchida et al. изјавија создавање на спински струи од  surface plasmon resonance.[3]

ПарамагнониУреди

Парамагноните се магнони во магнетни материјали кои се на висока температура, со неподредена (парамагнетна) фаза. На доволно ниски температури, локалниот атомски магнетен момент (спин) во феромагнетните (FM) или антиферомагнетните (AFM) соединенија ќе бидат подредени. Мали осцилации на моментите околу основната насока ќе се шират како бранови (магнони). На повисоки температури од критичната температура, подреденоста се губи (на поголеми растојанија), но спиновите во мали делови од материјалот сеуште ќе бидат подредени, овозможувајки им на спинските бранови да се шират на мали растојанија.  Овие бранови се познати како парамагнони и подлежат на дифузен наместо балистички транспорт. Првиот концепт кој бил предложен од  Berk and Schrieffer[4] and Doniach and Engelsberg,[5].   На спинските отстапуванја во транзитивните метали за да ја објаснат дополнителното одбиванје мегу електоните во некој метали, кое ја намалува критичната температура за суперспроводливоста.

СвојстваУреди

Однесувањето на магнонот може да се изучува со различни техники на расејувње. Магноните се однесуваат како Бозе гас без хемиски потенцијал. Дополнителни магнони кои што не се во рамнотежа можат да се претворат во фонони. Ова се постигнува со пумпање на микробаранови за да се добијат возбудени спински бранови. На критична густина се формира контензат кои што се јавува како емисија на монохроматски бранови. Овој извор на микробраниви контролира со надворешно магнетно поле.

Види иУреди

Користена литератураУреди

  1. Bloch, F.. Zur Theorie des Ferromagnetismus (на de). „Zeitschrift für Physik“ том  61 (3-4): 206–219. doi:10.1007/BF01339661. ISSN 0044-3328. Bibcode1930ZPhy...61..206B. https://link.springer.com/article/10.1007/BF01339661.