Spontaniczne namagnesowanie

Spontaniczne namagnesowanie to pojawienie się uporządkowanego stanu spinowego ( magnesowania ) przy zerowym przyłożonym TC _polu magnetycznym w materiale ferromagnetycznym lub ferrimagnetycznym poniżej punktu krytycznego zwanego temperaturą Curie lub .

Przegląd

Podgrzane do temperatury powyżej TC _lub materiały ferromagnetyczne stają się paramagnetyczne , a ich zachowanie magnetyczne jest zdominowane przez fale spinowe magnony , które są zbiorowymi wzbudzeniami bozonów o energiach w zakresie meV. Namagnesowanie występujące poniżej TC _zjawiska jest przykładem „spontanicznego” złamania globalnej symetrii , opisanego przez twierdzenie Goldstone'a . Termin „ TC _łamanie symetrii” odnosi się do wyboru kierunku magnesowania przez spiny, które mają TC _symetrię sferyczną powyżej , ale preferowaną oś (kierunek magnesowania) poniżej .

Zależność temperaturowa

W przybliżeniu pierwszego rzędu zależność spontanicznego namagnesowania w niskich temperaturach od temperatury jest określona przez prawo Blocha T ^3/2 :

${\ Displaystyle M (T) = M (0) \ lewo (1- (T / T_ {c} \ prawo) ^ {3/2}),}$

gdzie M(0) jest spontanicznym namagnesowaniem w temperaturze zera absolutnego . Spadek spontanicznego namagnesowania w wyższych temperaturach jest spowodowany rosnącym wzbudzeniem fal spinowych . W opisie cząstek fale spinowe odpowiadają magnonom, które są bezmasowymi bozonami Goldstone'a odpowiadającymi złamanej symetrii . Jest to dokładnie prawdziwe dla magnesu izotropowego.

Anizotropia magnetyczna , czyli istnienie łatwego kierunku, wzdłuż którego momenty w krysztale układają się spontanicznie, odpowiada jednak „masywnym” magnonom. W ten sposób można powiedzieć, że ich wzbudzenie kosztuje minimalną ilość energii, dlatego jest bardzo mało prawdopodobne, aby zostały wzbudzone jako ${\ displaystyle T \ rightarrow 0}$ . Stąd namagnesowanie magnesu anizotropowego jest trudniejsze do zniszczenia w niskiej temperaturze, a zależność namagnesowania od temperatury odbiega odpowiednio od prawa Blocha T ^{3/2 .} Wszystkie prawdziwe magnesy są do pewnego stopnia anizotropowe.

W pobliżu temperatury Curie,

${\ Displaystyle M (T) \ propto \ lewo (T_ {c} -T \ prawej) ^ {\ beta},}$

gdzie β jest wykładnikiem krytycznym zależnym od klasy uniwersalności oddziaływania magnetycznego. Eksperymentalnie wykładnik wynosi 0,34 dla żelaza i 0,51 dla niklu .

Empiryczna interpolacja dwóch reżimów jest podana przez

${\ Displaystyle {\ Frac {M (T)} {M (0)}} = \ lewo (1- (T / T_ {c}\right)^{\alfa})^{\beta},}$

łatwo jest sprawdzić dwie granice tej interpolacji, które są zgodne z prawami podobnymi do prawa Blocha, dla $T \ rightarrow T_ {C }}$ krytycznego, dla $displaystyle$ , odpowiednio.

Zobacz też

• Namagnesowanie

Dalsza lektura

• Spontaniczne namagnesowanie - Wykłady Feynmana z fizyki
•   Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David (1976). Fizyka ciała stałego . Holta, Rineharta i Winstona . ISBN 0-03-083993-9 .