Magnón

Magnon  es una cuasipartícula que corresponde a una excitación elemental de un sistema de espines que interactúan . En cristales con varias subredes magnéticas (por ejemplo, antiferromagnetos ), puede haber varios tipos de magnones con diferentes espectros de energía. Los magnones obedecen a las estadísticas de Bose-Einstein . Los magnones interactúan entre sí y con otras cuasipartículas. La existencia de magnones se confirma mediante experimentos sobre la dispersión de neutrones , electrones y luz , que se acompaña del nacimiento o aniquilación de un magnón. .

Breve historia

El concepto de magnon fue introducido en 1930 por Felix Bloch [1] para explicar cuantitativamente el fenómeno de la disminución de la magnetización espontánea en los ferromagnetos . A la temperatura del cero absoluto, un ferroimán alcanza su estado de energía más bajo, en el que los espines atómicos (así como los momentos magnéticos) se alinean en la misma dirección. A medida que aumenta la temperatura, los espines comienzan a desviarse de la dirección general, aumentando así la energía interna y disminuyendo la magnetización total. Si imaginamos un ferromagneto perfectamente magnetizado como un estado de vacío , entonces el estado a bajas temperaturas, en el que el orden ideal es violado por un pequeño número de espines invertidos, puede representarse como un gas de cuasipartículas: magnones. Cada magnón reduce el número de espines alineados correctamente y el momento magnético total a lo largo del eje de cuantificación , donde  es la relación giromagnética .

La teoría cuantitativa de los magnones (ondas de espín cuantizadas) fue desarrollada por Ted Holsten , Henry Primakov [2] y Freeman Dyson [3] . Usando el segundo modelo de cuantización, demostraron que los magnones se comportan como cuasipartículas que interactúan débilmente, obedeciendo las leyes de Bose-Einstein. Se puede encontrar una descripción detallada de la teoría del magnón en el libro de texto de Charles Kittel sobre física del estado sólido [4] o en un artículo de revisión anterior de Van Cranendonk y Van Vleck [5] .

La evidencia directa de la existencia de magnones fue encontrada en 1957 por Bertram Brockhouse , quien demostró la dispersión inelástica de neutrones por magnones en ferritas [6] . La existencia de magnones ha sido demostrada en ferromagnetos , ferrimagnetos y antiferromagnetos .

Los experimentos con antiferromagnetos en fuertes campos magnéticos han demostrado que los magnones obedecen las estadísticas de Bose-Einstein. La condensación Bose-Einstein de magnones en un antiferromagnético a bajas temperaturas fue probada por Nikuni y colaboradores [7] , y en un ferrimagnético a temperatura ambiente por Demokritov y colaboradores [8] .

Véase también

• ondas giratorias
• magnónica

Literatura

• Kittel C. Introducción a la Física del Estado Sólido. - 1953 (1ª ed.), 2005 (8ª ed.). — ISBN 0-471-41526-X .
  • Traducción al ruso: Kittel C. Física elemental del estado sólido. — M .: Nauka, 1965.
  • Traducción al ruso: Kittel C. Introducción a la física del estado sólido. — M .: Nauka, 1978.
• P. Schewe y B. Stein, Physics News Update 746 , 2 (2005). en línea Archivado el 10 de abril de 2013 en Wayback Machine .

Fuentes

1. ↑ Bloch, F. (1930). Zur Theorie des Ferromagnetismo. Zeitschrift fur Physik [ Alemán ] ]. 61 (3-4): 206-219. Código Bib : 1930ZPhy...61..206B . DOI : 10.1007/BF01339661 . ISSN  0044-3328 .
2. ↑ Holstein, T.; Primakoff, H. (1940). “Dependencia de campo de la magnetización del dominio intrínseco de un ferroimán”. Revisión física . 58 (12): 1098-1113. DOI : 10.1103/PhysRev.58.1098 . ISSN  0031-899X .
3. ↑ Dyson, Freeman J. (1956). "Teoría general de las interacciones Spin-Wave". Revisión física . 102 (5): 1217-1230. DOI : 10.1103/PhysRev.102.1217 . ISSN  0031-899X .
4. ↑ C. Kittel, Introducción a la física del estado sólido , séptima edición (Wiley, 1995). ISBN 0-471-11181-3
5. ↑ Kranendonk, J. Van; Vleck, JH Van (1958). Girar las olas. Rvdo. Modificación. física _ 30 (1): 1-23. Código Bib : 1958RvMP...30....1V . DOI : 10.1103/RevModPhys.30.1 .
6. ↑ Brockhouse, BN (1957). "Dispersión de neutrones por ondas de espín en magnetita". física Rev. _ 106 (5): 859-864. Código Bib : 1957PhRv..106..859B . DOI : 10.1103/PhysRev.106.859 .
7. ↑ Nikuni, T.; Oshikawa, M.; Oosawa, A.; Tanaka, H. (1999). "Condensación de Bose-Einstein de magnones diluidos en TlCuCl 3 ". física Rvdo. Lett . 84 (25): 5868-5871. arXiv : cond-mat/9908118 . Bibcode : 2000PhRvL..84.5868N . DOI : 10.1103/PhysRevLett.84.5868 . PMID  10991075 .
8. ↑ Demokritov, SO; Demidov, VE; Dzyapko, O.; Melkov, GA; Serga, AA; Hillebrands, B.; Slavin, AN (28 de septiembre de 2006). "Condensación de Bose-Einstein de magnones de cuasi-equilibrio a temperatura ambiente bajo bombeo" . naturaleza _ 443 (7110): 430-433. Código Bib : 2006Natur.443..430D . DOI : 10.1038/naturaleza05117 . PMID  17006509 .

• Gran enciclopedia soviética.
• Akhiezer A. I., Baryakhtar V. G., Peletminsky S. V. Ondas de giro. - M., 1967.