Спиновая диффузия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Спиновая диффузия - процесс пространственного выравнивания неоднородной спиновой поляризации в системе локализов. магн. моментов. В отличие от обычной диффузии, связанной с массопереносом, при С. д. распространяется лишь спиновое возбуждение, тогда как сами носители спиновых моментов (парамагн. ионы, радикалы, атомные ядра) не перемещаются.

При помещении парамагн. вещества, содержащего частицы с нескомпенсиров. спином S, во внеш. магн. поле Н возникает отличная от нуля спиновая поляризация

, где

- ср. значение проекции спинов Sz на направление поля (ось Z). В условиях термодинамич. равновесия при температуре Т₀ поляризация определяется Волъцмана распределением парамагн. частиц по энергетич. уровням, возникающим вследствие квантования S_z (см. Зеемана эффект). В простейшем случае S = 1/2 возможны всего две ориентации спина: вдоль и против поля Н; при этом

, где

- магнитомеханическое отношение .При нарушении равновесия между спиновой системой и «решёткой» (термостатом) величина Р определяется спиновой температурой. Процессы С. д. возникают в тех случаях, когда пространственное распределение величины Р оказывается неоднородным, т. е. grad

. Передача избытка поляризации между соседними парамагн. частицами происходит в направлении выравнивания Т_S за счёт магн. диполъ-диполъного взаимодействия или спин-спинового обменного взаимодействия. Элементарный акт этого процесса состоит в одноврем. изменении ориентации спинов двух частиц в противоположных направлениях при сохранении их суммарной проекции S_z и суммарной магн. энергии в поле Н. Такой акт носит резонансный характер и эффективен лишь при близости частот магн. резонанса взаимодействующих частиц.

Усреднённое макроскопич. описание этого процесса в ряде простейших случаев приводит к обычному ур-нию диффузии для величины P(r, t), где r - пространственная координата, t - время.

Роль С. д. наиб. существенна в ядерных спиновых системах твёрдых тел, где она обычно определяется магн. диполь-дипольным взаимодействием между соседними ядрами. В этом случае коэф. С. д.

, где а - расстояние между ближайшими ядерными спинами. С. д. значительно ускоряет процессы спин-решёточной релаксации и динамич. поляризации ядер, обеспечивая перенос неравновесной спиновой поляризации к примесным парамагн. центрам, осуществляющим передачу энергии ядерных спинов в решётку (см. Релаксация магнитная, Оверхаузера эффект).

В магниторазбавленных электронных парамагнетиках С. д. осложнена нерегулярным расположением примесных парамагн. центров и значительным неоднородным уширением линий электронного парамагнитного резонанса. В таких системах С. д. может сопровождаться т. н. спектральной диффузией - распространением спинового возбуждения по спектру магн. резонанса.

Явления, сходные со С. д., характерны также для миграции оптич. возбуждения в люминесцентных средах, в частности в активных материалах лазеров.

Лит.: Хуцишвили Г. Р., Спиновая диффузия, «УФН», 1965, т. 87, с. 211; 1968, т. 96, с. 441; Ацаркин В. А., Динамическая поляризация ядер в твердых диэлектриках, М., 1980; А б р а г а м А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1963; Александров И. В., Теория магнитной релаксации. Релаксация в жидкостях и твердых неметаллических парамагнетиках, М., 1975. В. А. Ацаркип.

С. д. в магнитоупорядоченных веществах, теоретически рассмотренная Л. Ван Ховом (L. Van Hove, 1954) и П. Ж. де Женом (P. G. de Gennes, 1958) и наблюдавшаяся экспериментально с помощью магн. рассеяния нейтронов, является, как и в парамагнетиках, одним из механизмов, определяющих динамику спиновой плотности S(r,t) или намагниченности M(r,t).

В отличие от парамагнетиков, в магнитоупорядоченных веществах значение энергии обменного взаимодействия значительно больше энергии зеемановского взаимодействия. Поэтому неоднородное и неравновесное распределение намагниченности вызывается главным образом не внеш. полем, а коррелированными спиновыми флуктуациями.

Ниже критич. температуры Т_с (напр., Кюри точка для ферромагнетика или Нееля точки для антиферромагнетика) динамика намагниченности носит преимущественно не диффузионный, а волновой характер (см. Спиновые волны ).Однако в условиях сильного затухания и малого времени жизни магнонов (Т близко к Т_с)волновая динамика намагниченности сменяется диффузионной, что проявляется, в частности, в виде т. н. центрального (квазиупругого) пика в сечении критич. магн. рассеяния нейтронов. Выше критич. температуры Т_с С. д. становится основным механизмом пространственного выравнивания неоднородной намагниченности. Особенности С. д. в парамагнитной области (Т > Т_с)магнитоупорядоченных веществ по сравнению со С. д. в обычных парамагнетиках проявляется в критическом замедлении (аномальное возрастание вблизи Т_свремён магнитной релаксации). Аналогичными свойствами обладают и др. кинетич. и резонансные характеристики (напр., затухание ультразвука в магнетиках, ширина линии ЭПР и др.).

Литература по спиновой диффузии

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.