Магнонов

Магнонов - квазічастинка, відповідна елементарного збудження системи взаємодіючих спінів. У кристалах з декількома магнітними підгратки (наприклад, антиферомагнетиках) можуть існувати кілька сортів магнонов, що мають різні енергетичні спектри. Магнони підкоряються статистиці Бозе - Ейнштейна. Магнони взаємодіють один з одним і з іншими квазічастинками. Існування магнонов підтверджується експериментами з розсіювання нейтронів, електронів і світла, сопровождающемуся народженням або знищенням магнонов.

1. Коротка історія

• Концепція магнонов була введена в 1930 р. Феліксом Блохом ( англ. Felix Bloch ) Для кількісного пояснення феномена зменшення спонтанної намагніченості в феромагнетиках. При температурі абсолютного нуля феромагнетик досягає стану найменшої енергії, в якому атомні спини (а також і магнітні моменти) шикуються в одному напрямку. У міру підвищення температури спини починають відхилятися від загального напрямку, тим самим збільшуючи внутрішню енергію і зменшуючи повну намагніченість. Якщо уявити ідеально намагнічений феромагнетик як вакуумне стан, то стан при низьких температурах, в якому ідеальний порядок порушений невеликою кількістю перевернутих спінів, можна представити як газ із квазічастинок - магнонов. Кожен магнонов зменшує кількість правильно збудованих спінів на і повний магнітний момент вздовж осі квантування - на , Де - Це гіромагнітного відношення.
• Квантова теорія спінових хвиль (магнонов) була розроблена Тедом Хольстеном, Генрі Примаковим (1940) і Фріменом Дайсоном (1956). Використовуючи модель вторинного квантування, вони показали, що магнони поводяться як слабо взаємодіючі квазічастинки, що підкоряються законам Бозе - Ейнштейна.
• Безпосереднє доказ існування магнонов було знайдено в 1957 Бертрамом Брокхаузом, який продемонстрував непружні розсіювання нейтронів на магнонов в ферритах. Існування магнонов було продемонстровано в феромагнетиках, феррімагнетіках і антиферомагнетиках.
• Експерименти з антиферромагнетиками в сильних магнітних полях продемонстрували, що магнони дійсно підкоряються статистиці Бозе - Ейнштейна: в декількох таких матеріалах спостерігалася конденсації Бозе - Ейнштейна магнонов. Див, наприклад, статтю Нікунов і співавторів.

Література

• C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 7th edition (Wiley, 1995). ISBN 0-471-11181-3.
• F. Bloch, Z. Physik 61, 206 (1930).
• T. Holstein and H. Primakoff, Phys. Rev. 58, 1098 (1940). online
• FJ Dyson, Phys. Rev. 102, 1217 (1956). online
• BN Brockhouse, Phys. Rev. 106, 859 (1957). online
• J. Van Kranendonk and JH Van Vleck, Rev. Mod. Phys. 30, 1 (1958). online
• T. Nikuni, M. Oshikawa, A. Oosawa, and H. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 84, 5868 (1999). online
• P. Schewe and B. Stein, Physics News Update 746, 2 (2005). online

Джерела

• Велика радянська енциклопедія.

Це заготовка статті про квазічастинки. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.