Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 102

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 222 >> Следующая


Затем в начале 80-х годов ученые из Лос-Аламоса установили, что соединения UBe13 и UPt3 имеют одинаковые свойства: очень большие удельные теплоемкости и переход к сверхпроводимости при низких температурах. Результаты, полученные в Лос-Аламосе, прояснили, что существует новое основное состояние вещества, то, в котором взаимодействия электронов столь сильно коррелированны, что только край-

няя квазичастичная картина могла стать причиной такого поведения. То есть электроны были настолько плотно опутаны взаимодействиями, что начинали действовать так, как будто их массы в 1000 раз больше, чем масса свободного электрона. Теплоемкость, которая в обычном случае должна быть связана с магнитными моментами, в данном случае связана с электронами, движущимися в металле.

Существование нового основного состояния навсегда стерло различие между локализованными и блуждающими электронами. Полностью локализованные электроны с определенными энергетическими уровнями можно представить принадлежащими к бесконечно узкой зоне. Поскольку рядом нет никаких энергетических уровней, эти электроны действуют так, как если бы они имели бесконечную массу, то есть они совершенно перестают передвигаться. По аналогии, f электроны в веществах с тяжелыми фермионами занимают такую узкую энергетическую зону, что ведут себя, как если бы имели огромную массу, то есть были бы почти полностью локализованными.

Захари Фиск, Ганс Отт, Эл Гиорги, Грег Стюарт, Джо Томпсон, Джеф Уиллис и другие ученые Лос-Аламоса продолжали идентифицировать все больше соединений, которые имели такое же тяжелофермионное поведение (повышенную массу), но не стали сверхпроводниками. Некоторые из этих веществ с тяжелыми фермионами стали антиферромагнетиками, а другие, как показали затем измерения, не обладали ни магнитным упорядочением, ни основными состояниями сверхпроводимости. Соединения с тяжелыми фермионами наблюдались и ранее, но до тех пор, пока не поняли, что часть из них обладает свойствами сверхпроводимости, не было способа отличать их от магнитных материалов, которые имеют большие теплоемкости. Действительно, в середине 70-х годов Джим Трэй-нор6 и его сотрудники заметили, что антиферромагнетизм соединения нептуния с оловом NpSn3 (при температуре его магнитного упорядочивания) обладал аномальной теплоемкостью в форме

6 В то время Трэйнор был стажером в Аргонн-ской национальной лаборатории.

Number 26 2000 Los Alamos Science

125
Плутоний. Физика конденсированного вещества

аномальной сверхпроводимости, аналогичной представленной на рис. 25 для сверхпроводника. Поскольку они смогли сопоставить форму магнитной аномалии с формой аномалии сверхпроводимости, ученые поняли, что происходит что-то необычное. Однако в то время их никто не услышал и такой ошеломляющий результат прошел незамеченным.

Несколько групп, занимающихся теорией многих тел, пытались понять необычные металлические свойства соединений с тяжелыми фермионами, развивая теорию ферми-жидкости. В середине 90-х годов в Лос-Аламосе Кевин Беделл и его сотрудники: Джерри Браун, Дэвид Мельцер, Крис Петик, Дэвид Пайне, Хэндкер Квадер и Карлос Санше-Кастро провели наиболее подробное теоретическое исследование такого типа. Они разработали очень упрощенные модели ферми-жидкости с одной и двумя зонами для соединений с тяжелыми фермионами, таких как UPt3. Сюрпризом явилось то, что расчеты по этим упрощенным моделям дали количественные результаты, находящиеся в согласии с низкоэнергетической и низкотемпературной физикой этих материалов. Как и модель Кондо, квазичастица ферм и-жид-кости оказалась намного более полезной моделью, чем первоначально предполагалось. Принцип взаимнооднозначного соответствия между состояниями электронов и квазичастиц Льва Ландау остается справедливым и помогает глубоко проникать в суть систем с сильно взаимодействующими частицами.

Серия открытий в области материалов с тяжелыми фермионами создала Лос-Аламосу репутацию ведущего института в исследованиях в области физики конденсированных сред и обратила внимание теоретиков и экспериментаторов всего мира на актиноиды. Большой интерес к этим веществам сохраняется и сегодня.

Сильные магнитные поля для измерения повышенных масс. В начале 30-х годов У. Дж. де Гааз и П. М. ван Альфен проводили измерения магнитной восприимчивости кристалла висмута и наблюдали колебания магнитной восприимчивости, когда они изменяли поле. Период колебаний изменялся как величина, обратная прило-

женному магнитному полю. Сейчас это объясняется просто. Помещая металл в высокое магнитное поле при низких температурах, мы создаем новые условия квантования. Континуум энергетических уровней в зоне проводимости становится новым множеством дискретных уровней Ландау с расщеплением между уровнями, задаваемым величиной НеН/2ктс. В большинстве экспериментов число этих уровней изменялось в диапазоне от 1 до IO10. Это новое множество состояний оказывает влияние на все свойства металла при условии, что воздействующее поле очень большое и температура очень низкая. По мере увеличения магнитного поля один дискретный уровень поднимается выше уровня энергии Ферми и заставляет определенное число электронов (или квазичастиц) перераспределяться на оставшихся уровнях. Такое перераспределение электронов наблюдается как осцилляции всех металлических свойств. Измеряя периодичность этих колебаний в различных кристаллографических направлениях, мы можем отобразить форму ферми-поверхности металла. А измеряя зависимость колебаний от температуры, мы можем определить эффективные массы электронов на поверхности Ферми. Рис. 26 показывает колебания де Гааза - ван Альфена в ThBe13.
Предыдущая << 1 .. 96 97 98 99 100 101 < 102 > 103 104 105 106 107 108 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed