ماغنون

الماغنون هو شبه جسيم ، وهو عبارة عن إثارة جماعية لبنية الدوران المغزلي للإلكترون في الشبكة البلورية . في الصورة الموجية المكافئة لميكانيكا الكم، يمكن اعتبار الماغنون موجة دوران مغزلي مُكمّمة . تحمل الماغنونات مقدارًا ثابتًا من الطاقة وزخم الشبكة ، ولها دوران مغزلي يساوي 1، مما يشير إلى أنها تخضع لسلوك البوزونات .

قدّم فيليكس بلوخ مفهوم الماغنون عام 1930 ^{[ 1 ]} لتفسير انخفاض المغنطة التلقائية في المواد المغناطيسية الحديدية . عند درجة حرارة الصفر المطلق (0  كلفن)، تصل المادة المغناطيسية الحديدية من نوع هايزنبرغ إلى حالة الطاقة الأدنى (ما يُسمى الحالة الأرضية )، حيث تشير جميع اللفات الذرية (وبالتالي العزوم المغناطيسية ) في نفس الاتجاه. مع ارتفاع درجة الحرارة، ينحرف عدد متزايد من اللفات بشكل عشوائي عن هذا المحاذاة، مما يزيد الطاقة الداخلية ويقلل المغنطة الكلية. إن اعتبار حالة المغنطة الكاملة عند درجة حرارة الصفر حالة فراغ للمادة المغناطيسية الحديدية، يُظهر حالة درجات الحرارة المنخفضة مع عدد قليل من اللفات غير المتراصفة كغاز من الجسيمات شبه الحقيقية، وهي في هذه الحالة الماغنونات. يُقلل كل ماغنون اللف الكلي على طول اتجاه المغنطة بمقدار وحدة واحدة.${\displaystyle \hbar }$(ثابت بلانك المختزل) والمغنطة بواسطة${\displaystyle \gamma \hbar }$، أين${\displaystyle \gamma }$هي النسبة المغناطيسية الدورانية . وهذا يؤدي إلى قانون بلوخ لاعتماد المغنطة التلقائية على درجة الحرارة:

${\displaystyle M(T)=M_{0}\left[1-\left({\frac {T}{T_{\text{c}}}}\right)^{3/2}\right]}$

أين${\displaystyle T_{\text{c}}}$هي درجة الحرارة الحرجة (التي تعتمد على المادة)، و${\displaystyle M_{0}}$يمثل مقدار التمغنط التلقائي.

قام كلٌّ من ثيودور هولشتاين وهنري بريماكوف ، ^{[ 2 ]} ثم فريمان دايسون بتطوير النظرية الكمية للمغنونات، وهي موجات مغزلية مُكمَّمة . [ 3 ^{] وباستخدام صيغة} التكميم الثانية، أظهروا أن المغنونات تتصرف كجسيمات شبهية ضعيفة التفاعل تخضع لإحصاءات بوز-أينشتاين للبوزونات . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

حقق بيرترام بروكهاوس الكشف التجريبي المباشر عن الماغنونات عن طريق تشتت النيوترونات غير المرن في الفريت في عام 1957. ^{[ 6 ]} تم اكتشاف الماغنونات لاحقًا في المواد المغناطيسية الحديدية ، والمواد المغناطيسية الحديدية المضادة ، والمواد المغناطيسية الحديدية المضادة .

تم تأكيد حقيقة خضوع الماغنونات لإحصاءات بوز-أينشتاين من خلال تجارب تشتت الضوء التي أُجريت خلال الفترة من الستينيات إلى الثمانينيات. تتنبأ النظرية الكلاسيكية بتساوي شدة خطوط ستوكس وخطوط مكافحة ستوكس . ومع ذلك، أظهر التشتت أنه إذا كانت طاقة الماغنون قابلة للمقارنة مع الطاقة الحرارية أو أقل منها، أو${\displaystyle \hbar \omega <k_{\text{B}}T}$ثم يصبح خط ستوكس أكثر كثافة، كما يتضح من إحصاءات بوز-أينشتاين. وقد أثبت نيكوني وآخرون ^{[ 7 ]} تكثيف بوز-أينشتاين للمغنونات في مضاد مغناطيسي عند درجات حرارة منخفضة ، وفي مغناطيسي حديدي عند درجة حرارة الغرفة [8]، كما أثبته ديموكريتوف وآخرون ^{[ 9 ]} . وفي عام 2015، أبلغ أوشيدا وآخرون عن توليد تيارات مغزلية بواسطة رنين البلازمون السطحي ^{[ 9 ] .}

الباراماغنونات هي ماغنونات في المواد المغناطيسية التي تكون في طورها غير المنتظم ( البارامغناطيسي ) عند درجات الحرارة العالية. عند درجات حرارة منخفضة كفاية، تصبح العزوم المغناطيسية الذرية المحلية (اللف المغزلي) في المركبات المغناطيسية الحديدية أو المضادة للحديدية منتظمة. تنتشر تذبذبات صغيرة للعزوم حول اتجاهها الطبيعي على شكل موجات (ماغنونات). عند درجات حرارة أعلى من درجة الحرارة الحرجة ، يختفي الترتيب بعيد المدى، لكن اللف المغزلي يصطف محليًا (في بقع)، ​​مما يسمح لموجات اللف المغزلي بالانتشار لمسافات قصيرة. تُعرف هذه الموجات بالباراماغنون، وتخضع لانتقال انتشاري (بدلاً من الانتقال الباليستي أو بعيد المدى).

تم اقتراح المفهوم بناءً على تقلبات الدوران في المعادن الانتقالية ، من قبل بيرك وشريفر ^{[ 10 ]} ودونياش وإنجلسبيرج ^{[ 11 ]} لشرح التنافر الإضافي بين الإلكترونات في بعض المعادن، مما يقلل من درجة الحرارة الحرجة للموصلية الفائقة .

يمكن دراسة سلوك الماغنونات باستخدام تقنيات تشتت متنوعة. تتصرف الماغنونات كغاز بوز-أيون بدون جهد كيميائي. يمكن استخدام ضخ الموجات الميكروية لإثارة الموجات المغزلية وإنشاء ماغنونات إضافية غير متوازنة حراريًا تتحول إلى فونونات . عند كثافة حرجة، يتشكل مكثف يظهر على شكل انبعاث موجات ميكروية أحادية اللون. يمكن ضبط مصدر الموجات الميكروية هذا بتطبيق مجال مغناطيسي.

• ماغنونيكس
• تحول هولشتاين-بريماكوف
• ماغنون سطحي بولاريتون

• ب. شيف؛ ب. شتاين، الفيزياء (21 سبتمبر 2005). "تحديث أخبار البحث العلمي الداخلي 746 ، العدد 2" . مؤرشف من الأصل في 10 أبريل 2013.
• كيميل، أ. ف.؛ كيريليوك، أ.؛ راسينغ، ت. هـ. (2007). "المغناطيسية الضوئية الفيمتوثانية: معالجة المواد المغناطيسية بالليزر فائق السرعة" . مجلة مراجعات الليزر والفوتونيات . 1 (3): 275-287 . Bibcode : 2007LPRv....1..275K . doi : 10.1002/lpor.200710022 . hdl : 2066/34779 .