Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
Эффект дГвА применялся в 50-х и 60-х годах, чтобы показать, что поверхности Ферми существуют, и измерить их форму для простых металлов. Однако позднее ученые перестали использовать эту методику, потому что свойства большинства чистых металлов уже были измерены. Затем, в 80-е годы, эффект дГвА вновь вошел в моду, поскольку вызывала интерес проверка масс тяжелых фермионов в соединениях церия и урана, и в Лаборатории сильных магнитных полей в Таллахасси, Гейнсвилле и в Лос-Аламосе появилась возможность создания более сильных магнитных полей, необходимых для работы.
Таким образом, сразу же стало ясно, что методы дГвА позволят проводить измерения масс тяжелых электронов в соединениях с тяжелыми фермионами. В начале 90-х годов в Лаборатории Кавендиша в Кембридже (Англия) Гил Лонза-рих, Стефен Джулиан и Луи Тейллефер
воскресили методику 20-летней давности и использовали сильные магнитные поля (до 20 Тл) и холодильник, позволяющий получать очень низкие температуры (до 10 мК). После долгой работы они увидели, что эффективные массы электронов в UPt3 достигают 210. Эта масса настолько велика, что самые сильные колебания, обычно наблюдаемые при температуре 10 мК, затухали к 30 мК. Это означает, что необходимы самые сильные поля, самые низкие температуры и самое высокое качество образцов. Хотя во многих группах надеялись увидеть аналогичные колебания в UBe13, о таких колебаниях никогда не сообщалось в заслуживающих доверия работах, потому что массы в UBe13 намного больше, чем массы в UPt3, и колебания уже исчезают при самой низкой достижимой в то время температуре.
В 1998 году Джэйсон Детвил ер, Джордж Шмейдешоф и Нил Харрисон наблюдали дГвА колебания в соединениях PrBe13 и ThBe13, используя в работе импульсный магнит с индукцией 70 Тл в Лаборатории сильных магнитных полей в Лос-Аламосе. Эти соединения не имеют таких тяжелых электронов, как UBe13, и потому ученые сосредоточили внимание на измерении поверхности Ферми и показали, что их результаты согласуются с одноэлектронными расчетами. Попытавшись и потерпев неудачу с UBe13, они взяли торий-уран-бе-риллиевое соединение Th095U0Q5Be13 и ничего не увидели. Они наблюдали колебания в соединении Th0 995U0 Q05Be13, но предстоит огромная работа, прежде чем можно будет увидеть массы UBe13. Мы должны будем создать следующие необходимые условия: очень низкие температуры, очень сильные поля и образцы очень высокого качества. Поскольку уже подтверждено поведение соединений PrBe13 и ThBe13, следующий шаг -измерить одетые массы в UBe13.
Будущие шаги
Если исследователи, думая о плутонии, подразумевают узкие зоны, мы преуспели в доказательстве нашей точки зрения. Узкие зоны 5f электронов являются причиной всех видов поведения плутония при любых масштабах энергии. При высоких энергиях узкие зоны,
126
Los Alamos Science Number 26 2000
Плутоний. Физика конденсированного вещества
рассчитанные с помощью одноэлектронных методов ТФП, приводят к образованию низкосимметричных кристаллических структур и обычным свойствам упругости. При низких температурах и энергиях сильные флуктуации спинов и зарядов, связанные с возбуждениями из этих узких зон, являются причиной аномального поведения типа тяжелых фер-мионов. Сильная электрон-фононная связь у электронов в узких зонах может привести к повышению эффективных температур, что создает у легких актиноидов пониженную кривую плавления. Неустойчивость этих состояний в зонах (вследствие небольшого радиального перекрытия волновых функций f электронов и множества состояний с близкими энергиями) приводит к многим фазовым переходам в этих веществах. Эта неустойчивость, вероятнее всего, приводит к частичной локализации 5f состояний, существование которой предполагается в 6-плутонии.
В течение последних 40 лет мы решали проблему различия между угловым характером волновых функций d и f электронов как ключевую для понимания свойств легких актиноидов, хотя давно знали, что 5f электроны изменяются от состояния блуждания в плутонии до состояния локализации в америции. Такой переход к локализации наступает только благодаря изменению в радиальной части волновой функции. Почти 10 лет мы уже знаем, что низкосимметричные кристаллические структуры меньше связаны с угловым характером волновых функций, чем с узкими зонами связывания в этих металлах. Следовательно, необходимо исследовать другие свойства, такие как узкозонный характер f-f взаимодействий в состояниях Блоха. Каким образом мы можем создать состояния с частичной локализацией, то есть с двумя видами 5f электронов (локализованными и блуждающими) в одном металле?
В последующие несколько лет усовершенствованные одноэлектронные теории будут лучше описывать короткодействующий характер 5f взаимодействий. Чтобы определить область f-f взаимодействий, эти теории, возможно, будут привлекать аппроксимацию Слэ-тера-Костера для f зон. Такой метод может быть использован и при определении изменений f-f взаимодействий в за-
висимости от объема. Некоторые расчеты такого характера уже выполнены, но подробности f-f взаимодействий еще не выяснены. Современные расчеты электронных структур продемонстрировали только, что угловой характер орбиталей отдельных атомов не является основным фактором в определении структур кристаллов. Действительно, он оказывается размытым, если большое число состояний объединяются, чтобы сформировать зоны, и по этой причине наблюдается образование лишь небольшого заряда между атомами в металлических актиноидах или вовсе не наблюдается. Однако усовершенствованные расчеты могут показать образование некоторого небольшого заряда, и мы затем должны будем переосмыслить этот признак. Необходимо разработать модели локализации 5f состояний.
