Spin-density correlations and magnetic neutron scattering in ferromagnetic metals

Abstract

Получены выражения для пространственного коррелятора спиновой плотности, эффективного и локального магнитных моментов в динамической теории спиновых флуктуаций. Выведены формулы для сечения магнитного рассеяния в теории магнетиков с коллективизированными электронами. Рассчитаны магнитные характеристики ОЦК-железа в парамагнитном состоянии и проведено сравнение численных результатов с экспериментом по поляризованному рассеянию нейтронов. Показано, что ближний порядок в ОЦК-железе сохраняется при температурах значительно выше температуры Кюри, но лишь на небольших расстояниях (не более 5 A).

Debye-Waller factor in neutron scattering by ferromagnetic metals

“…Сначала вычислим среднее по состояниям со спином σ и сумму по состояниям со спином σ ′ в выражении (11). Используя формулу для матричного элемента произведения матриц, получаем…”

“…Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема "Электрон" № 01201463326) при частичной поддержке УрО РАН (проект № 15-8-2-10). В рамках динамической теории спиновых флуктуаций (ДТСФ) [8] коррелятор спиновой плотности и его фурье-образ удается вычислить явно при различных температурах [9]- [11]. В наших работах [4], [10], [11] показано, что область ближнего порядка сравнительно мала (составляет несколькоÅ), а расчеты фурье-образа коррелятора хорошо согласуются с экспериментом по поляризованному рассеянию нейтронов в парамагнитной области [5].…”

“…Связь между сечением магнитного рассеяния нейтронов и коррелятором спиновой плотности была установлена в работе [12]. Выражение для сечения неполяризованного магнитного рассеяния для магнетиков с коллективизированными электронами было выведено в нашей работе [11]. Сечение рассеяния для произвольного взаимодействия нейтрона с кристаллом рассмотрено в книге [13], но среднее по спиновым состояниям нейтрона там вычислено только для потенциала взаимодействия спина нейтрона и спинов электронов.…”

“…Множитель, отвечающий упругому рассеянию на фононах, называется фактором Дебая-Валлера (ФДВ). В гармоническом приближении выражение для ФДВ было получено отдельно для ядерного (см., например, книги [13], [14]) и магнитного [11] типов рассеяния. В настоящей работе предложен краткий и простой способ вычисления ФДВ в случае рассеяния произвольного типа.…”

“…Каноническое среднее для экспонент от операторов, линейных по смещениям, вычисляется по формуле, полученной в работе [15]. Предложенный способ позволяет опустить громоздкое вычисление среднего квадрата смещения на узле, которое возникало в выражении для ФДВ в работах [14], [11]. Подобное вычисление необходимо лишь при учете одно-и многофононного вкладов, которые, как правило, не дают полезной информации [14].…”