Магнон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Магнон — 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, сопровождающемуся рождением магнона.

[править] Краткая история

Концепция Магнона была представлена в 1930г Феликсом Блохом (Felix Bloch) для объяснения феномена уменьшения спонтанной магнетизации в ферромагнетиках. При температуре абсолютного нуля, ферромагнетик достигает сосотояния наименьшей энергии, в котором атомные спины (а так же и магнитные моменты) выстраиваются в одном направлении. По мере повышения температуры, все больше и больше спинов начинают отклоняться от основного направления, тем самым увеличивая внутреннюю энергию и уменьшая общую намагниченность. Если представить идеально намагниченный при температуре абсолютного нуля ферромагнетик как вакуумное состояние, то состояние при низких температурах, когда некоторые спины уже не соответствуют общему направлению, можно представить как газ из квазичастиц — магнонов. Каждый магнон уменьшает количество «ровных» спинов на $\hbar$ и собственную магнетизацию на $g \hbar$ , где $g$ — это гиромагнитынй коэффициент.

Квантовая теория спиновых волн (магнонов) была разработана Тэдом Хольстеном, Генри Примаковым (1940) и Фиманом Дайсоном (1956). Используя модель вторичного квантования они показали, что магноны ведут себя как слабо взаимодействующие квазичастицы, подчиняющиеся законам Бозе — Эйнштейна.

Эксперементальное доказательство существования магононов через неэластичное рассеивание нейтронов в ферритах было произведено в 1957 Бертрамом Брокхаузом. После этого магноны были обнаружены в ферромагнетиках, ферродиэлектриках и антиферромагнетиках.

В 1999 было эксперементально подтверждено подчинение магнонов законам Бозе — Эйнштейна посредством наблюдения конденсации Бозе — Эйнштейна для магнонов в антиферромагнетике.