Кафедра ФОПФ МФТИ

Проблемы теоретической физики

при ИТФ им. Л.Д.Ландау

РУС/ENG

Магнетизм

И.В. Колоколов

Курс посвящен преимущественно физике магнитоупорядоченных сред: ферро-, ферри - и антиферромагнетиков. Для них определяются элементарные возбуждения (магноны), изучаются статистическая физика магнонного газа и его взаимодействие c внешними полями. В курсе представлен также формализм среднего поля и методы определения его точности. Изложение ведется на примере магнетиков с сильной одноосной анизотропией (модели Изинга; в этом случае подход имеет название метод Вакса-Ларкина-Пикина). Вместе с тем изучаются также задачи, связанные с динамикой изолтрованных спинов. В частности, эффект Ландау- Зенера и некоторые эффекты, важные для физики ядерного магнитного резонанса.

Программа

  1. Обменное взаимодействие. Спиновая природа спонтанной намагниченности (замораживание орбитального момента). Гамильтониан Гайзенберга. Магнитоупорядоченные диэлектрики: ферро-, антиферро- и ферримагнетики.
  2. Магнитодипольное взаимодействие в ферро- и ферримагнетиках. Размагничивающие факторы. Кристаллографическая анизотропия.
  3. Доменная структура в ферромагнетиках. Структура и энергия доменных стенок.
  4. Ферромагнитный резонанс
  5. Магноны в ферромагнетиках. Роль магнитодипольного взаимодействия в низкочастотной части спектра. Магноны в антиферромагнетиках. Оценка квантовых поправок к спонтанной намагниченности при низких температурах.
  6. Низкотемпературная термодинамика ферромагнетиков (газ невзаимодействующих магнонов). Расходимости магнонных чисел заполнения в двумерных магнетиках в отсутствие внешнего поля.
  7. Гамильтониан магнон-магнонного взаимодействия в ферромагнетиках (трех- и четырехчастичное слагаемые). Разные области доминантности магнитодипольных и обменных нелинейностей.
  8. Кинетическое уравнение и оценка магнонных времен релаксации.
  9. Магнетики в переменных внешних полях. Параметрическая неустойчивость.
  10. Магнетики с сильной одноосной анизотропией: классическая модель Изинга. Приближение среднего поля и последовательное вычисление поправок к нему для модели Изинга при конечной температуре в ферромагнитной фазе (подход Вакса-Ларкина).
  11. Статические корреляции в двумерном гайзенберговском ферромагнетике при низких температурах (двумерная сигма-модель). Стабилизация дальнего порядка магнитодипольным взаимодействием при низких температурах.

Литература

  1. Е.М.Лифшиц, Л.П.Питаевский, Статистическая физика.Часть2. М., Физматлит, 2002.
  2. А.Г.Гуревич, Г.А.Мелков, Магнитные колебания и волны, М., Наука, 1994.
  3. А.З.Паташинский, В.Л.Покровский, Флуктуационная теория фазовых переходов, М., Наука, 1982.
  4. Д. Маттис, Теория магнетизма, М., Мир. 1967.
  5. В.С.Львов, Нелинейные спиновые волны, М., Наука, 1987.
  6. Р.Уайт, Квантовая теория магнетизма, М., Мир, 1985.
  7. Е.С.Боровик, В.В.Еременко, А.С. Мильнер, Лекции по магнетизму, М., Физматлит, 2005.