к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Спиновое стекло

Спиновое стекло - магнетик, в к-ром ниже определённой температуры (темн-ра замерзания Tf)возникает термодинамич. неравновесное метастабильное магн. состояние (также наз. С. с.), к-рое характеризуется «замороженным» (отсутствуют термодинамич. флуктуации) пространств. распределением ориентации спиновых магн. моментов. Состояние С. с. вызывается, как правило, наличием в системе хаотически расположенных магн. моментов, конкурирующих (т. е. имеющих разл. знаки, величину и пространственную зависимость) взаимодействий и обусловленной ими фрустрации магн. моментов (см. ниже), поэтому состояние С. с. обычно возникает в неупорядоченных или аморфных магнетиках. Выше Tf С. с. переходит в равновесную магн. фазу (напр., парамагнитную). У любых веществ в состоянии С. с. существует ближний магн. порядок; дальний магн. порядок может реализовываться (см. Асперомагнетизм, Сперимагнетизм)или отсутствовать (см. Сперомагнетизм ).Неравновесность состояния С. с. определяет зависимость его физ. параметров от времени, магн. и термич. предыстории (как физ., так и технол.) данного образца, а также от степени однородности, хим. чистоты и др. Всё это резко осложняет получение воспроизводимых эксперим. результатов. Для С. с. характерны макроскопич. необратимые эффекты, в т. ч. магнитная вязкость, магнитное старение, гистерезис магнитный и обусловленные ими явления магн. последействия и памяти.
8059-65.jpg

Температурные зависимости8059-66.jpg статической магнитной восприимчивости сплава Си - Мп для 1,08 и 2,02 атомных % Мn. Участки а и с получены в поле 5,9 * 10-4 Тл, которое было приложено к образцам выше Tf ещё до их охлаждения. Участки b и d были получены после охлаждения образцов ниже Tf без магнитного поля и последующим повышением температуры в поле 5,9*10-4 Тл.

Характерными признаками магнитного фазового перехода в состояние С. с. в пост. внеш. магн. поле Н являются: возникновение при T>Tfи малых H намагниченности т и её рост при понижении температуры вплоть до Тf, наличие при T = Tfрезкого излома (быстро сглаживающегося с ростом Н)статич. магн. восприимчивости8059-67.jpg (рис.), линейный ход магн. составляющей теплоёмкости С при низких Т и отсутствие особенности С при Т = Tf, отсутствие брэгговских пиков в магнитном рассеянии нейтронов, критич. замедление спиновой диффузии и др. При наблюдении перехода в фазу С. с. в переменном внеш. магн. поле с частотой w обнаруживается ряд необычных для др. магн. фаз явлений: частотная зависимость (дисперсия) температуры замерзания Tf, появление мнимой части динамич. восприимчивости8059-68.jpg , наличие долговременной (логарифмич.) релаксации магнитной и НЧ-шумов.

Состояние С. с. наблюдалось ещё с нач. 60-х гг. в разбавленных бинарных металлич. сплавах и твёрдых растворах8059-69.jpg , содержащих магн. ионы в немагн. матрице (А - магн. ион переходного металла Мп, Fе; В - немагн. ион благородного металла Ag, Au или меди) в определённом интервале концентраций х; однако термин «С. с.» возник лишь после детальных работ В. Каннеллы и Дж. Мидоша (V. Carmella, J. Mydosh, 1972). Характерные для С. с. эксперим. результаты были получены на магн. диэлектрике8059-70.jpg при8059-71.jpg (при х < 0,13 в образце возникает суперпарамагнетизм ,а при х > 0,64 - ферромагнетизм ),на ряде бинарных и тройных систем, напр. на интерметаллич. сплавах переходных металлов друг с другом (Fe - Ni) и с редкоземельными металлами (Fе - ТЬ), редкоземельных сплавах типа Y - Тb, La - Cd, метглассах, полупроводниках HgTe или CdTe, легированных Мп и др. Типичные магн. фазовые диаграммы с состоянием С. с. см. на рис. 5-8 в ст. Магнитный фазовый переход.

К проявляющимся в этих веществах конкурирующим взаимодействиям, влияющим на установление разл. видов магн. упорядочения, относятся: обменное взаимодействие и косвенное обменное взаимодействие ферро-и антиферромагн. характера; зависящее от взаимной ориентации магн. моментов диполь-дипольное взаимодействие; осциллирующее РККИ-обменное взаимодействие .В регулярных кристаллич. структурах такие взаимодействия могут приводить к появлению сложной неколлинеарной магнитной атомной структуры (в т. ч. несоизмеримой). В нерегулярных твердотельных системах (аморфных веществах, неупорядоченных двух-или многокомпонентных сплавах и твёрдых растворах) благодаря конкуренции и хаотич. взаимному расположению магн. и примесных ионов (вызывающих иногда случайное изменение локальной оси магн. анизотропии) возникает фрустрация магн. моментов, приводящая к образованию состояния С. с. В этом случае для расчёта наблюдаемых физ. величин кроме обычного термодинамич. усреднения по ансамблю систем с Гиббса распределением вероятности (обозначаемого8059-72.jpg ) необходимо дополнит. усреднение (обозначаемое чертой сверху) по всем возможным реализациям хаотич. расположения магн. моментов или набора взаимодействий между ними; при этом в качестве функции распределения обычно выбирается комбинация дельта-функций или Гаусса распределение .Полное (но математически сложное) решение задачи усреднения по случайным конфигурациям для свободной энергии С. с. даёт т. н. метод реплик (от франц. replique - копия, образ).

В отличие от обычных магнитоупорядоченных фаз, в С. с. фрустрированное осн. состояние имеет в пространстве конфигураций магн. моментов не один глобальный минимум энергии (или при наличии вырождения небольшое их число, ведущее к появлению магнитной доменной структуры), а макроскопич. большое (растущее экспоненциально с ростом числа магн. моментов N) число локальных минимумов (долин), обладающих иерархической (ультраметрической) структурой. Система магн. моментов С. с. испытывает случайную диффузию в пространстве долин, преодолевая потенциальные барьеры разл. высоты (в пределе больших N сколь угодно высокие). Этим объясняется практически непрерывный широкий диапазон времён магн. релаксации (по теоретич. оценкам, от 10-12 до 1040 с). В С. с. при Т = Tfблагодаря фрустрации происходит переход системы магн. моментов в специфическое («замороженное») состояние, характеризующееся спонтанным нарушением эргодичности,- подобно тому, как обычный фазовый переход связан со спонтанным нарушением соотв. симметрии (см. Параметр порядка] .Практически неэргодичность означает, что любое измерение магн. характеристики С. с. при конечных временах наблюдения описывает физ. свойства С. с. лишь в квазиравновесном состоянии, соотв. пребыванию системы магн. моментов в одной или нескольких (но заведомо не во всех) долинах8059-73.jpg с вероятностями8059-74.jpg

Обобщённым параметром порядка для С. с. может служить случайная функция распределения локальной намагниченности8059-75.jpg в узле i (в случае многих долин - функция8059-76.jpg). Обычно ограничиваются двумя её низшими моментами: ср. значением8059-77.jpg8059-78.jpg и дисперсией
8059-79.jpg8059-80.jpg

Термодинамически сопряжённым параметром для q является дисперсия8059-81.jpg локального внеш. магн. поля h, причём статич. реакции функция8059-82.jpg , выражающаяся через нелинейную восприимчивость8059-83.jpg , имеет расходимость при Т = Tf. В случае, когда m = 0 (идеальное С. с.), вместо q вводятся два параметра порядка8059-84.jpg и8059-85.jpg , описывающие анизотропию С. с., в случае кластерного или миктомагнитного (см. Миктомагнетизм)С. с. в качестве параметров порядка используется набор корреляц. функций , характеризующих ближний магн. порядок.8059-86.jpg Применяются и др. определения параметра порядка, существенно опирающиеся на неэргодичность С. с., напр. «однодолинного» типа8059-87.jpg [параметр Эдвардса - Андерсона (S. F. Edwards, P. W. Anderson), 1975], а также «двухдолинного» типа8059-88.jpg [параметр Паризи (G. Parisi), 1983], учитывающий перекрытие (корреляцию) двух долин8059-89.jpg и8059-90.jpg.

Теоретич. описание свойств С. с. весьма далеко от завершения, несмотря на значит. число аналитич. и компьютерных расчётов. Термодинамич. свойства С. с. изучены достаточно хорошо в рамках модели Шеррингтона - Киркпатрика [ШК-модель (D. Sherrington, S. Kirkpatrick), 1975], представляющей собой среднего поля приближение для Изинга модели с дальнодействием. Обменный интеграл в этой модели не зависит от расстояния и является гауссовой случайной величиной с ненулевым ср. значением. В рамках ШК-модели даётся качественно правильное при малых Н описание поведения8059-91.jpg , т(Тq(Т). Де Альмейда и Д. Таулес (De Almeida, D. Thouless, 1978) установили границу устойчивости решения ШК-модели [линия Т(Н) ~H3/2 в фазовой плоскости (Н,Т)]; Паризи (G. Parisi, 1980) усовершенствовал метод реплик, учтя переходы между долинами, и получил решение, пригодное во всей плоскости (Т,Н). Существует много обобщений ШК-мрдели на случай учёта разл. типов анизотропии, размерности решётки или параметра порядка, а также радиуса взаимодействия; при этом широко используются квантовая теория и метод ренормализационной группы. Динамич. свойства С. с. получили теоретич. описание как в рамках традиц. подходов стохастич. динамики для индивидуальных спинов, так и с помощью зависящего от времени континуального интеграла, позволяющего избежать введения метода реплик.

Состояние С. с. не только проявляет необычные магн. свойства, но и служит хорошей моделью для ряда интересных задач в смежных областях науки, напр. для локальных калибровочных полей Янга - Миллса в теории элементарных частиц, для нек-рых комбинаторных задач теории графов, теории оптимизации и организации параллельных вычислений в компьютерных сетях. Большой интерес С. с. представляет в связи с введённой на его основе моделью действия нейронных сетей при организации нелокальной памяти, устойчивой к дефектам структуры и обладающей точностью и быстротой обработки информации.

Литература по спиновым стеклам

  1. Хёрд К. М., Многообразие видов магнитного упорядочения в твердых телах, «УФН», 1984, т. 142, в. 2, с. 331;
  2. Коренблит И. Я., Шендер Е. Ф., Спиновые отекла, М., 1984;
  3. Методы Монте-Карло в статистической физике, пер. с англ., М., 1982;
  4. Кинцель В., Спиновые стекла как модельные системы для нейронных сетей, «УФН», 1987, т. 152, в. 1, с. 123;
  5. Рisсhеr К. Н., Неrtz I. A., Spin glasses, Cambr., 1991;
  6. Доценко В. С., «УФН», 1993, т. 163, с. 1.

Ю. Г. Рудой

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 12.08.2020 - 21:59: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:56: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от схиигумена Сергия (Николая Романова) - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 21:52: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
12.08.2020 - 16:56: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 13:54: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 13:11: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 06:45: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
11.08.2020 - 06:44: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Аркадия Мелконяна - Карим_Хайдаров.
10.08.2020 - 13:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> ОБРАЩЕНИЕ к учёным и работникам просвещения - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 18:30: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
09.08.2020 - 18:29: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution