Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое квазичастица, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое квазичастица , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Квантовая физика и Физика элементарных частиц.
| Магнон | |
| Состав: | квазичастица |
|---|---|
| Семья: | Бозон |
| Теоретически обоснована: | 1930 г. Феликсом Блохом |
| Масса | 0 МэВ/c2 (теоретически) |
| Время жизни: | ∞ (теоретически) |
| Квантовыечисла: | |
| Электрический заряд: | 0 |
| Спин: | 1 ħ |
Магнон — квазичастица, соответствующая элементарному возбуждению системы взаимодействующих спинов. В кристаллах с несколькими магнитными подрешетками (например, антиферромагнетиках) могут существовать несколько сортов магнонов, имеющих различные энергетические спектры. Магноны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. Магноны взаимодействуют друг с другом и с другими квазичастицами. Существование магнонов подтверждается экспериментами по рассеянию нейтронов, электронов и света, которое сопровождается рождением или уничтожением магнона
Концепция магнона была введена в 1930 г. Феликсом Блохом для количественного объяснения феномена уменьшения спонтанной намагниченности в ферромагнетиках. При температуре абсолютного нуля ферромагнетик достигает состояния наименьшей энергии, в котором атомные спины (а также и магнитные моменты) выстраиваются в одном направлении. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . По мере повышения температуры спины начинают отклоняться от общего направления, тем самым увеличивая внутреннюю энергию и уменьшая полную намагниченность. Если представить идеально намагниченный ферромагнетик как вакуумное состояние , то состояние при низких температурах, в котором идеальный порядок нарушен небольшим количеством перевернутых спинов, можно представить как газ из квазичастиц — магнонов. Каждый магнон уменьшает количество правильно выстроенных спинов на 
и полный магнитный момент вдоль оси квантования — на 
, где 
— это гиромагнитное отношение.
Количественная теория магнонов (квантованных спиновых волн) получила дальнейшее развитие в работах Тэда Хольстена[en], Генри Примакова и Фримена Дайсона . Используя модель вторичного квантования, они показали, что магноны ведут себя как слабо взаимодействующие квазичастицы, подчиняющиеся законам Бозе — Эйнштейна. Подробное описание теории магнонов можно найти в учебнике Чарльза Киттеля по физике твердого тела или в ранней обзорной статье Ван Кранендонка и Ван Флека .
Непосредственное доказательство существования магнонов было найдено в 1957 г. Бертрамом Брокхаузом, который продемонстрировал неупругое рассеивание нейтронов на магнонах в ферритах . Существование магнонов было продемонстрировано в ферромагнетиках, ферримагнетиках и антиферромагнетиках.
Эксперименты с антиферромагнетиками в сильных магнитных полях продемонстрировали, что магноны действительно подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. Бозе-эйнштейновская конденсация магнонов в антиферромагнетике при низких температурах была доказана Никуни и др. , а в ферримагнетике при комнатной температуре Демокритовым и др. .
Исследование магнонов имеет большое значение для понимания магнитных свойств материалов и разработки магнитоэлектроники (spintronics), где спины электронов используются для передачи и обработки информации. Также магноны могут служить моделью для исследования коллективных квантовых явлений в кристаллических материалах.
Парамагноны — это магноны в магнитных материалах, которые находятся в своей высокотемпературной неупорядоченной ( парамагнитной ) фазе. При достаточно низких температурах локальные атомные магнитные моменты (спины) в ферромагнитных или антиферромагнитных соединениях станут упорядоченными. Небольшие колебания моментов вокруг их естественного направления будут распространяться в виде волн (магнонов). При температурах выше критической температуры дальний порядок теряется, но спины по-прежнему будут выравниваться локально в виде пятен, что позволяет спиновым волнам распространяться на короткие расстояния. Эти волны известны как параманьон и подвергаются диффузионному (вместо баллистического)или дальний) транспорт.
Концепция была впервые предложена на основе спиновых флуктуаций в переходных металлах Берком и Шриффером и Дониаком и Энгельсбергом для объяснения дополнительного отталкивания между электронами в некоторых металлах, которое снижает критическую температуру сверхпроводимости .
Поведение магнонов можно изучать с помощью различных методов рассеяния. Магноны ведут себя как бозе-газ без химического потенциала. Микроволновая накачка может использоваться для возбуждения спиновых волн и создания дополнительных неравновесных магнонов, которые термализуются в фононы . При критической плотности образуется конденсат, проявляющийся в виде излучения монохроматических микроволн. Этот микроволновый источник можно настроить с помощью приложенного магнитного поля.
Данная статья про квазичастица подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое квазичастица и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Квантовая физика и Физика элементарных частиц
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про квазичастица
Комментарии
Оставить комментарий
Квантовая физика и Физика элементарных частиц
Термины: Квантовая физика и Физика элементарных частиц