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磁振子英文解释翻译、磁振子的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 magnon

分词翻译:

磁的英语翻译:

magnetism

振子的英语翻译:

【化】 vibrator

专业解析

磁振子(Magnon)是凝聚态物理学中描述磁性材料集体激发的基本准粒子,对应于自旋波(spin wave)的量子化单元。以下是其详细解释:

一、物理本质

磁振子代表磁性材料中电子自旋的集体振荡模式。当材料内局域磁矩(如电子自旋)受扰动时,会形成以波形式传播的集体激发,该激发的量子化能量包即为磁振子。其能量-动量关系遵循二次色散关系:

$$

E(mathbf{k}) = D k

$$

其中 ( D ) 为自旋刚度常数,( k ) 为波矢。这一关系已通过中子散射实验直接观测验证。

二、核心特性

  1. 量子化自旋波:每个磁振子携带角动量 ( hbar )(约化普朗克常数),对应系统中总自旋角动量减少一个单位。
  2. 玻色子属性:遵循玻色-爱因斯坦统计,可在低温下形成磁振子凝聚态。
  3. 热力学影响:主导低温下磁性材料的比热和磁化强度行为,例如铁磁体的磁化强度随温度变化满足 ( M(T) propto T^{3/2} )(布洛赫定律)。

三、应用场景

  1. 自旋电子学器件:利用磁振子流实现无电荷移动的信息传输,降低能耗。实验已实现磁振子逻辑门与晶体管原型。
  2. 量子计算:磁振子量子比特因其长相干时间(室温下达微秒量级)成为固态量子信息载体候选者。
  3. 拓扑磁振子学:在具有手性磁结构的材料(如CrI₃)中,磁振子可呈现受拓扑保护的边界态,实现背散射免疫的能量传输。

权威参考文献

  1. 美国物理学会《物理评论快报》:磁振子色散关系实验验证
  2. 中科院《物理学报》:铁磁体低温磁化理论
  3. 《自然·材料》:磁振子量子相干调控
  4. 《科学》杂志:拓扑磁振子边界态发现

网络扩展解释

磁振子是磁性材料中一种重要的量子化集体激发现象,其概念和物理机制可归纳如下:

一、基本定义

磁振子是铁磁体、反铁磁体等磁有序材料中的元激发,表现为磁性原子(离子)磁矩在平衡位置附近的集体振荡。这种振荡通过交换作用在晶格中传播,形成类似波动的自旋波(spin wave),其量子化形式即称为磁振子。

二、物理机制

  1. 集体激发特性:单个自旋的微小偏移通过交换作用引发相邻自旋的连锁振荡,形成晶格尺度的集体运动。例如铁磁体中,所有自旋在基态时同向排列(图a),扰动会以波形式传播(图c)。

  2. 恢复机制:近邻自旋的交换作用会试图使偏离的自旋恢复原取向,这种动态平衡维持了磁振子的波动特性。

三、数学模型

基于海森堡模型,通过霍斯坦因-普里马可夫变换可推导自旋波频谱。对于铁磁体,磁振子能量表达式为: $$ E(mathbf{k}) = 2JS sum_{delta} (1 - cosmathbf{k}cdotdelta) $$ 其中$J$为交换积分,$S$为自旋量子数,$delta$为近邻格点矢量。

四、磁有序类型

不同磁结构中的磁振子特性各异:

五、研究意义

作为自旋电子学的基础概念,磁振子理论在磁存储、量子计算等领域有重要应用。其能量量子化特性(类似声子)为研究磁性材料激发态提供了关键模型。

(注:更多技术细节可参考道客巴巴和科易网的原始文献)

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