Взаимодействие Сула - Накамуры - косвенное обменное взаимодействие между
ядерными спинами в магнитоупорядоченных магнетиках, осуществляемое через спины
электронов незаполненных внутр. оболочек магн. атомов (ионов). Для ферромагнетиков было впервые рассмотрено X. Сулом [1], для антиферромагнетиков - А.
Накамурой [2 ]. Механизм такого взаимодействия обусловлен тем, что в результате
сверхтонкого взаимодействия ядерный спин вызывает поляризацию поперечной
компоненты суммарного спина незаполненной внутр. электронной оболочки атома
S, к-рую посредством сверхтонкого взаимодействия "чувствует" другой ядерный
спин. При низких темп-pax Сула - Накамуры взаимодействие можно рассматривать как обмен спиновыми
волнами между ядрами разл. атомов (испускание электронной спиновой волны
одним ядром и её поглощение другим ядром). Гамильтониан косвенного Сула - Накамуры взаимодействия
для ферромагнетиков может быть записан в виде [3,4]:
где
-параметр косвенного взаимодействия,
зависящий от расстояния Rf - Rg между
ядерными спинами If и Ig; wk - энергия спиновой волны с квазиимпульсом k; N-число атомов;
А-постоянная сверхтонкого взаимодействия;
, где Ixf и Iyf
- поперечные компоненты ядерного спина. Наряду с взаимодействием (1) в магнетиках
имеется и взаимодействие между продольными компонентами ядерных спинов Izf.
Однако при темп-pax, не очень близких к температуре фазового перехода (температуре Кюри
для ферромагнетиков и температуре Нееля для антиферромагнетиков), такое взаимодействие
существенно слабее взаимодействия (1). Сула - Накамуры взаимодействие (1) зависит от направления
оси z (оси ферро- или антиферромагнетизма) и, следовательно, анизотропно.
Эта особенность отличает его от изотропного косвенного обменного взаимодействия
между ядерными спинами, осуществляемого через электроны проводимости (подобно
РККИ-обменному взаимодействию). Т. к. взаимодействие (1) обладает достаточно
большим радиусом [3 ], то благодаря ему появляется корреляция в движении ядерных
спинов и может появиться упорядочение ядерных спинов, т. н. ядерные спиновые волны.
Сула - Накамуры взаимодействие даёт вклад в ширину линии
ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и влияет на поперечную
релаксацию системы ядерных спинов (см. Релаксация магнитная ).В теории
ЯМР взаимодействие между ядерными спинами можно учесть, воспользовавшись методом
моментов [5]. Учёт взаимодействия (1) приводит к отличному от нуля второму моменту
линии ЯМР для ферро- и антиферромагнетиков и даёт вклад в ширину линии ЯМР.
При достаточно большой концентрации магнитоактивных ядер этот механизм уширения
может быть основным.
Корреляция в движении ядерных
спинов приводит к сдвигу частоты ЯМР, пропорциональному ср. ядерной намагниченности.
Величина этого сдвига растёт с понижением температуры как Тяд-1, где Тяд - темп-pa системы ядерных спинов [6].
Эксперим. наблюдение ядерных
спиновых волн впервые было проведено для слабоанизотропного кубич. антиферромагнетика
RbMnF3 [7]. Наблюдался также и обратный эффект сдвига частоты электронного
парамагнитного резонанса (ЭПР), обусловленный пропорциональным ср. ядерной
намагниченности эффективным полем, действующим на электронные спины со стороны
ядерных [8 ]. Указанные низкотемпературные сдвиги частот особенно существенны
в антиферромагнетиках с анизотропией типа "лёгкая плоскость" (MnCO3,
CrMnF3), а также в кубич. слабоанизотропных антиферромагнетиках (RbMnF3,
KMnF3). В них при темп-pax вблизи 1 К наблюдается очень сильная связь
колебаний ядерных
и электронных спинов, что приводит к необходимости рассматривать единые колебания
электронно-ядерной системы в целом. Учёт таких колебаний позволяет объяснить
ряд нелинейных эффектов, возникающих в ЯМР и ЭПР [8 ].
Литература по взаимодействию Сула - Накамуры
Suhl H., Effective nuclear spin interactions in ferromag-nets, "Phys. Rev.", 1958, v. 109, № 2, p. 606;
Nakamura A., Indirect coupling of nuclear spins in antiferromagnet with particular reference to MnF2 at very low temperature, "Progr. Theor. Phys.", 1958, v. 20, № 2, p. 542;
Туров Е. А., Петров М. П., Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках, М., 1969;
Куркин М. И., Туров Е. А., ЯМР в магнито-упорядоченных веществах и его применения, М., 1990;
Van Vleck J. H., The dipolar broadening of magnetic resonance lines in crystals, "Phys. Rev.", 1948, v. 74, № 8, p. 1168;
Gennes P. G. [a. o.], Nuclear magnetic resonance modes in magnetic material. I. Theory., "Phys. Rev.", 1963, v. 129, №3, р 1105;
Hinderks L. W., Richards P. M., Excitation of nuclear and electronic spin waves in RbMnF2, "J. Appl. Phys.", 1968, v. 39, № 2, p. 824;
Heeger A. J. [a. o.], Double resonance and nuclear cooling in antiferromagnetic, "Phys. Rev. Lett.", 1961, v. 7, № 8, p. 307.
Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция? Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда". На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли. Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма. Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал: "Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985] Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.