Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Величина С. определяет траисформац. свойства полей, описывающих эти частицы. При Лоренца преобразованиях поле, соответствующее частице со С. / = О, преобразуется как скаляр (или псевдоскаляр);' поле, описывающее частицу с J = V3.- как спинор, с = 1 — как вектор (или псевдовектор) и т. д.
Лит. см. при ст. Квантовая лиханика. О. Н. Завьялов.
СПИНОВАЯ ДИФФУЗИЯ — процесс пространственного выравнивания неоднородной спиновой поляризации в системе локализов. магн. моментов. В отличив от обычной диффузии, связанной с массопереносом, прн С. д. распространяется лишь спиновое возбуждение, тогда как сами носители спиновых моментов (парамагн. ионы, радикалы, атомные ядра) ие перемещаются.
При помещении парамагн. вещества, содержащего частицы с нескомпеисиров. спином S, во внеш. маги, поле Я возникает отличная от нуля спиновая поляризация P — (Sz)IS, где (Sz) — ср. значение проекции спинов Sz иа йаправление поля (ось Z). В условиях термодинамич. равновесия при темп-ре T0 поляризация определяется Больцмана распределением парамагн. частиц по энергетич. уровням, возникающим вследствие квантования Sz (см. Зеемана эффект). В простейшем случае S = V2 возможны всего две ориентации спина: вдоль и против поля Н; при этом P — th(hyH/2kT0), где Y — магнитомеханическое отношение. При нарушении равновесия между спиновой системой и «решёткой» (термостатом) величина P определяется спиновой температурой Tg^T0. Процессы С. д. возникают в тех случаях, когда пространственное распределение величины P оказывается неоднородным, т. е. grad P ?і 0. Передача избытка поляризации между соседними парамагн. частицами происходит в направлении выравнивания Ts за счёт магн. диполъ-ди-полъного взаимодействия илн с пин-спино во го обменного взаимодействия. Элементарный акт этого процесса состоит в одноврем. изменении ориентации спинов двух частиц в противоположных направлениях при сохранении их суммарной проекции Sz и суммарной маги, энергии в поле Н. Такой акт носит резонансный характер и эффективен лишь при. близости частот мага, резонанса взаимодействующих частиц.
Усреднённое макроскопич. описание этого процесса в ряде простейших случаев приводит к обычному ур-нию диффузии для величины P{r, t), где г — пространственная координата, t — время.
Роль С. д. иаиб. существенна в ядерных спиновых системах твёрдых тел, где оиа обычно определяется магн. диполь-дипольным взаимодействием между соседними
СПИНОВАЯ
ядрами. В этом случае иоэф. С. д. D 0,1йуа/а, где в — расстояние между ближайшими ядериыми спинами. С. д. значительно ускоряет процессы спии-решё-тояной релаксации и динамич. поляризации ядер, обеспечивая перевос неравиовесиой спиновой поляризации к примесным парамагн. центрам, осуществляющим передачу энергии ядерных спинов в решётку (см. Релаксация магнитная, Оверхаузера эффект).
В магниторазбавлениых электронных парамагнетиках С, д. осложнена нерегулярным расположением примесных парамагн. центров и значительным неоднородным уширеиием линий электронного парамагнитного резоиаиса. 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..- X у ц и ш в и л и Г. Р., Спиновая диффузия, «УФН», 1965, Т. 87, с. 211; 1968, т. 96, с. 441; Ацаркин В. А.,
Йинамическая поляризация ядер в твердых диэлектриках, 1980; А брагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1963; Александров И. В., Теория магнитной ре-
лаксации. Релаксация в жидкостях и твердых неметаллических парамагнетиках, М., 1975. В. А. Ацаркин.
С. д. в магиитоупорядоченных веществах, теоретически рассмотренная Л. Ваи Ховом (L. Van Hove1 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 плоткости S(r,*) или намагниченности M(r,t).
В отличие от парамагнетиков, в магнитоупорядочеи-иых веществах значение энергии обменного взаимодействия значительно больше энергии зеемановского взаимодействия. Поэтому неоднородное и неравновесное распределение намагниченности вызывается главным образом ие виеш. полем, а коррелированными спиновыми флуктуациями.
Ниже критич. темп-ры Tc (иапр., Кюри точка для ферромагнетика или Нееля точки для антиферромагнетика) динамика намагиичеииости носит преимущественно не диффузионный, а волновой характер (см. Спиновые волны). Однако в условиях сильного затухания и малого времени жизни магнонов (Т близко к Tc) волновая динамика намагниченности сменяется диффузионной, что проявляется, в частности, в виде т. и. центрального (квазиупругого) пика в сечении критич. маги, рассеяния нейтронов. Выше критич. темп-ры Tc С. д. становится основным механизмом пространственного выравнивания неоднородной намагниченности. Особенности С. д. в парамагнитной области (Т > Tc) магнитоупорядочеиных веществ по сравнению со С, д. в обычных парамагнетиках проявляется в критическом замедлении (аномальное возрастание вблизи Tc времён магнитной релаксации). Аналогичными свойствами обладают и др. кинетич. и резонансные характеристики (напр., аатухацие ультразвука в магнетиках, ширина линии ЭПР и др.).
