Магно́н — квазичастица , соответствующая элементарному возбуждению системы взаимодействующих спинов . В кристаллах с несколькими магнитными подрешётками (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 ^{[ источник не указан 2709 дней ]} .

Краткая история

Концепция магнона была введена в 1930 г. Феликсом Блохом для количественного объяснения феномена уменьшения в ферромагнетиках . При температуре абсолютного нуля ферромагнетик достигает состояния наименьшей энергии, в котором атомные спины (а также и магнитные моменты) выстраиваются в одном направлении. 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 ^* , то состояние при низких температурах, в котором идеальный порядок нарушен небольшим количеством перевёрнутых спинов, можно представить как газ из квазичастиц — магнонов. Каждый магнон уменьшает количество правильно выстроенных спинов на ${\displaystyle \hbar }$ и полный магнитный момент вдоль оси квантования — на ${\displaystyle g\hbar }$ , где ${\displaystyle g}$ — это гиромагнитное отношение .

Количественная теория магнонов (квантованных спиновых волн) получила дальнейшее развитие в работах , 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 твёрдого 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. .

См. также

• Спиновые волны
• Магноника

Литература

• Kittel C. Introduction to Solid State Physics. — 1953 (1st ed.), 2005 (8th ed.). — ISBN 0-471-41526-X .
  • Русский перевод: Киттель Ч. Элементарная физика твёрдого тела. — М. : Наука, 1965.
  • Русский перевод: Киттель Ч. Введение в физику твёрдого тела. — М. : Наука, 1978.
• P. Schewe and B. Stein, Physics News Update 746 , 2 (2005). от 10 апреля 2013 на Wayback Machine

Источники

• Большая советская энциклопедия.
• Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В. Спиновые волны. — М., 1967.