固体中的磁性
磁振子
/ MAG-non /
让一排舞者肩并肩站好,都面朝前方。现在让每个人都只轻轻一摆,与旁边那个稍微错开节拍,于是一道平滑的摆动之波沿队列荡漾而去。在磁体里,原子磁矩做的正是这件事——它们以一道行进的涟漪轻轻晃动,而不是各自彻底翻转。磁振子就是这种涟漪最小、不可再分的那一份。
关键的想法是这样。把单个磁矩彻底掀翻要耗费很多能量。但磁矩们宁愿分担这点掀动:每个只倾斜一丝,倾斜便以波的形式扫过点阵——这就是自旋波。量子力学说,这种波的能量只能成不可分割的小包出现,一个小包就是一个磁振子。所以磁振子是一束类似粒子的集体自旋运动,是声子的磁性表亲——声子则是一束集体的原子振动。
磁振子之所以重要,是因为磁体正是靠它们来储存和传递少量的磁扰动,也正是靠它们,磁有序在材料升温逼近其有序温度时悄悄流失。它们还能让信息以自旋信号的方式穿过磁体,完全不需电流——这是个年轻的领域,叫磁振子学。要分清的微妙之处:磁振子绝不是你能拿在手里的一小块物质;它是一种被量子化的运动图案,同时分摊在海量原子之上。
当一块铁磁体从绝对零度升温时,它的磁化按一条精确的规律减弱——布洛赫定律。这减弱不过是热在创造磁振子,一次一个倾斜自旋的小包,每个都从那完美的对齐里啃掉一点点。
热不断创造磁振子,每个都是一小包倾斜的自旋,磁体的磁化便随之减弱。
磁振子和自旋波是同一样东西的两个层面:“自旋波”是波的图像,“磁振子”是它的量子小包——就如“光波”和“光子”是光的两副面孔。
又称
另见