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.
   Размагничивающие факторы. Кристаллографическая анизотропия.
3. Доменная структура в ферромагнетиках.
   Оценка размеров полосковых доменов
4. Магноны в магнетиках.
   Роль магнитодипольного взаимодействия в низкочастотной части спектра. Магноны в антиферромагнетиках. Оценка квантовых поправок к спонтанной намагниченности при низких температурах.
5. Низкотемпературная термодинамика ферромагнетиков.
   Газ невзаимодействующих магнонов. Статические и динамические продольные и поперечные корреляторы и восприимчивости. Расходимости магнонных чисел заполнения в двумерных магнетиках в отсутствие внешнего поля.
6. Взаимодействие магнонов.
   Гамильтониан магнон-магнонного взаимодействия в ферромагнетиках (трех - и четырехчастичное слагаемые). Кинетическое уравнение и оценка магнонных времен релаксации.
7. Магнетики в переменных внешних полях.
   Ферромагнитный резонанс и параметрическая неустойчивость магнонов.
8. 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).
9. Метод функционального интеграла для квантовых магнетиков.
10. Ферромагнетизм в металлах.
    Косвенный обмен: РККИ – цепочка.
11. Магнитные примеси в металлах.
    Высшие порядки теории возмущений в кинетике. Эффект Кондо и оценка температуры перехода в непроводящую фазу.

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.