(LUẬN văn THẠC sĩ) véc tơ phân cực của nơtron tán xạ trong tinh thể sắt từ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thanh Nga VÉC TƠ PHÂN CỰC CỦA NƠTRON TÁN XẠ TRONG TINH THỂ SẮT TỪ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thanh Nga VÉC TƠ PHÂN CỰC CỦA NƠTRON TÁN XẠ TRONG TINH THỂ SẮT TỪ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã số : 60.44.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Dũng Hà Nội - 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Mở đầu…………………………………………………………………………… Chƣơng 1: Lý thuyết tán xạ nơtron chậm tinh thể………………… 1.1 Hình thức luận thời gian lý thuyết tán xạ……………………………… 1.2 Thế tương tác nơtron chậm tinh thể…………………… 1.2.1 Yếu tố ma trận tương tác hạt nhân………………… 1.2.2 Yếu tố ma trận tương tác từ……………………………………….7 Chƣơng 2: Tán xạ nơtron phân cực tinh thể phân cực…… 12 Chƣơng 3: Tán xạ từ nơtron phân cực tinh thể sắt từ…………… 24 3.1 Tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể…… 24 3.2 Tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể sắt từ 26 Chƣơng 4: Véc tơ phân cực nơtron tán xạ tinh thể sắt từ………….30 4.1 Véc tơ phân cực nơtron tán xạ tinh thể …….………… 30 4.2 Véc tơ phân cực nơtron tán xạ tinh thể sắt từ…………………….31 Kết luận ………………………………………………………………………… 33 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, quang học nơtron phát triển mạnh việc nghiên cứu sâu cấu trúc tinh thể Tính hiệu lớn phương pháp nhiễu xạ nơtron xác định chất tự nhiên nơtron hạt Các nơtron chậm ( nơtron có lượng < 1MeV) cơng cụ độc đáo việc nghiên cứu động học nguyên tử vật chất cấu trúc từ chúng 13,14,15 Ở nhiệt độ thấp hạt nhân vật chất phân cực việc nghiên cứu trạng thái phân cực chùm nơtron tán xạ cho ta nhiều thơng tin quan trọng q trình vật lý, ví dụ tiến động hạt nhân các nơtron bia có hạt nhân phân cực, phát xạ hấp thụ phonon magnon 11,17 … Các nghiên cứu tán xạ không đàn hồi nơtron phân cực tinh thể phân cực cho phép ta nhận thông tin quan trọng hàm tương quan spin hạt nhân 7,15,16 …… Ngoài vấn đề nhiễu xạ bề mặt nơtron tinh thể phân cực đặt trường biến thiên tuần hoàn nghiên cứu 5, 6, 7 Trong luận văn này, nghiên cứu tán xạ nơtron chậm, lạnh (nơtron có lượng nhỏ nhiều 1MeV, khơng đủ lượng để gây tượng sinh hủy hạt) tinh thể sắt từ quan tâm đến tương tác từ nơtron với nút mạng điện tử tinh thể Từ nghiên cứu véc tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể sắt từ Nội dung luận văn trình bày chương: Chƣơng 1: Lý thuyết tán xạ nơtron chậm tinh thể phân cực Chƣơng 2: Tán xạ nơtron phân cực tinh thể phân cực Chƣơng 3: Tán xạ từ nơtron phân cực tinh thể sắt từ Chƣơng 4: Véc tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể sắt từ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Những kết luận văn trình bày phần kết luận Kết luận văn báo cáo hội nghị vật lý lý thuyết toàn quốc lần thứ 36 thành phố Quy Nhơn tháng năm 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG : LÝ THUYẾT TÁN XẠ CỦA NƠTRON CHẬM TRONG TINH THỂ 1.1 Hình thức luận thời gian lý thuyết tán xạ Dùng chùm hạt nơtron chậm phân cực bắn vào bia (năng lượng cỡ MeV khơng đủ để tạo q trình sinh huỷ hạt), nhờ tính chất trung hồ điện, đồng thời moment lưỡng cực điện vô nhỏ (gần 0) nên nơtron không tham gia tương tác điện, dẫn đến độ xuyên sâu chùm nơtron vào tinh thể lớn tranh giao thoa sóng tán xạ cho ta thông tin cấu trúc tinh thể cấu trúc từ bia Trong trường hợp bia tán xạ cấu tạo từ số lớn hạt ( ví dụ tinh thể), để tính tốn tiết diện tán xạ cách thuận tiện ta đưa vào lý thuyết hình thức luận thời gian Giả sử ban đầu hạt bia mô tả hàm sóng n , hàm riêng tốn tử Hamilton bia H n =En n (1.1) Sau tương tác với nơtron chuyển sang trạng thái n Cịn nơtron thay đổi xung lượng spin Giả sử ban đầu trạng thái notron  mơ tả hàm sóng p Ta xác định xác suất mà nơtron sau tương  tác với hạt bia chuyển sang trạng thái p hạt bia chuyển sang trạng thái n Xác suất Wnp|np q trình tính theo lý thuyết nhiễu loạn gần bậc : Wnp '|np  2   np V np    En  E p  En '  E p '  (1.2) Trong đó: V tốn tử tương tác nơtron với hạt bia TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com En , E p , En ' , E p ' lượng tương ứng hạt bia nơtron trước sau tán xạ   En  E p  En '  E p '  - hàm delta Dirac   En  E p  En '  E p '    e  2     i En  E p  En '  E p ' t  (1.3) dt Chúng ta quan tâm tới xác suất toàn phần Wp| p q trình nơtron  sau tương tác với bia chuyển sang trạng thái p ; nhận cách tổng hóa xác suất Wnp|np theo trạng thái cuối bia lấy trung bình theo trạng thái đầu Bởi bia khơng ln trạng thái cố định ta phải tổng quát hóa trường hợp trạng thái hỗn tạp với xác suất trạng thái n  n Theo ta có: Wp '| p  2    n   np V np   En  E p  En '  E p '  nn ' 2   n n Vp ' p n   En  E p  En '  E p '  (1.4) nn ' Ở đưa vào kí hiệu hỗn hợp yếu tố ma trận:   np V np  n Vpp n (1.5) Như yếu tố ma trận toán tử tương tác nơtron với hạt bia lấy theo trạng thái nơtron V pp toán tử tương biến số hạt bia Thay phương trình (1.3) vào (1.4) ta được: Wp '| p  2  i  e   E p '  E p t dt  nn ' n Vp ' p n * i n ' Vp ' p n e   En  En t (1.6) nn ' En , En trị riêng toán tử Hamilton H với hàm riêng n , n , từ ta viết lại biểu diễn Heisenberg: i n Vp ' p n e   En '  En t  n Vp ' p  t  n (1.7) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com i Ở đây: Vp ' p  t   e  Vp ' p e Ht i  Ht  biểu diễn Heisenberg toán tử V pp với toán tử Hamilton Thay (1.7) vào (1.6), ý trường hợp ta không quan tâm tới khác hạt bia trước hạt bia sau tương tác, cơng thức lấy tổng theo n, n vết chúng viết lại: Wp| p    e   i E p  E p t   dt  nn n Vp' pVp ' p  t  n nn '     dte   i Ep ' Ep t  Sp Vp' pVp ' p  t  (1.8)  Ở biểu thức cuối, biểu thức dấu vết có chứa tốn tử thống kê bia  , phần tử đường chéo ma trận xác suất  n Theo qui luật phân bố Gibbs hạt bia nằm trạng thái cân nhiệt động ta có hàm phân bố trạng thái là:  Với:   e  H Sp e  H  k zT k z - số Boltmann T - Nhiệt độ Giá trị trung bình thống kê đại lượng Vật lý tính theo hàm phân bố là: A   n A  n Sp e  H A (1.9) Sp e  H  Kết hợp (1.8) (1.9) ta được: Wp '| p      dte   i E p  E p t   2   i dte  Sp V Vp ' p  t     E p '  E p t  p' p Vp' pVp ' p  t    dte      H   Sp e Vp ' pVp ' p  t  i E p  E p t  Sp e  H  (1.10)  TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nếu chuẩn hóa hàm sóng nơtron hàm đơn vị ( hàm  ) tiết diện tán xạ hiệu dụng tính đơn vị góc cầu khoảng đơn vị lượng d 2 , liên quan tới xác suất biểu thức sau: d dE p  i  E p  E p t  d 2 m p m2 p   W  dte Vp ' pVp ' p  t  p '| p 3  d dE p  2   p  2   p  (1.11) Gạch đầu trung bình theo trạng thái spin nơtron chùm nơtron ban đầu tổng hóa trạng theo trạng thái spin chùm tán xạ m - khối lượng nơtron Trong công thức (1.11) đưa vào toán tử mật độ spin nơtron tới  sử dụng công thức: L  Sp  L (1.12) Do dạng tường minh cơng thức (1.11) viết lại là:  i  E p '  E p t d 2 m2 p'   dte Sp  Vp' pVp ' p  t   d dE p '  2   p  (1.13) Trong đó:  - ma trận mật độ spin nơtron 1.2 Thế tƣơng tác nơtron chậm tinh thể Một chùm hạt nơtron phân cực vào tinh thể chịu tác dụng tương tác hạt nhân, tương tác trao đổi spin tương tác từ gây phân cực chùm nơtron chuyển động electron, electron tự lẫn electron không kết cặp bia tinh thể 1.2.1 Yếu tố ma trận tương tác hạt nhân Ta xây dựng hạt nhân nơtron hạt nhân bia dạng sau:   V (rn)   (rn  R)  Trong :   A  B(sJ ) (1.14) rn - vị trí nơtron R - Vị trí hạt nhân TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com A, B - số  J - Spin hạt nhân  s - Spin nơtron Do tương tác nơtron với hạt nhân thứ l là:   Vl (rn )   (rn  Rl ) (1.15) Lấy tổng công thức (1.15) theo l từ đến số hạt nhân bia ta tìm tương tác nơtron với tồn bia: N   V    l (rn  R) (1.16) l 1  Các yếu tố ma trận V p ' p thuộc toán tử tương tác hạt nhân V từ xung lượng p đến  p ' ghi nhận sở (1.16) có dạng:       Vpp    Al  Bl sJ l  ei ( p  p) Rl  l    (1.17) 1.2.2 Yếu tố ma trận tương tác từ Tương tác từ nơtron với tinh thể hiểu tương tác từ trường sinh nơtron với dòng điện điện tử (các điện tử điện tử đám mây điện tử khơng kín ngun tử) Tốn tử lượng tương tác dạng biết dạng 13,14 :     V    A  rl  j  rl   l c (1.18)      n   rl  rn   Ở đó: An  rl     véc tơ trường điểm rl sinh rl  rn  nơtron nằm điểm rn   n  2nuc sn mô men từ nơtron,   1,913 đại lượng mô men từ nơtron Manheton hạt nhân   j  rl  dòng điện sinh điện tử thứ l (dấu tổng công thức (1.18) lấy tổng theo tất điện tử không liên kết cặp tinh thể) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com    16 4 2     p0  r  F q F q L L t X q , t           j j ' j j ' j ' j 2 m jj '    16 4 2      r  F q F q     M j M j  t    j j' m2 jj '        Fj  q  Fj '  q  i  M j  M j  t  p0  X j ' j  q, t         16 4 2    r0   Fj  q  Fj '  q   M j M j  t   i  M j  M j  t   p0  X j ' j  q, t   m jj '   III  Sp  nuc e    1       4  A  B  J r  F q L t X q , t           l l l j ' j ' j ' l   2  m lj '   I  p0     2  1     4   Sp  nuc e I   Al  Bl   J l   r0 Fj '  q  L j '  t   lj '  2  m        1    4  p0    Al  Bl   J l  r0 Fj '  q  L j '  t  X j 'l  q, t  2  m lj '       4 2    Sp  nuc e I  Al r0 Fj '  q  L j '  t   lj ' m   1 1    4 2     4   I  Bl  J l  r0 Fj '  q  L j '  t   p0    Al r0 Fj '  q  L j '  t   lj ' m 2 m lj    1    4   Bl  J l  r0 Fj '  q  L j '  t   m     X j ' l  q, t     4 2 4 2         nuc e 0  Bl r0 Fj '  q  J l M j  (t )  Al r0 Fj '  q  M j  (t ) p0 m m lj '    4 2       Bl r0 Fj '  q  J l i  M j  p0   X j 'l  q, t  m   4 2     r0 Bl Fj '  q  J l m lj '     4 2   M j (t )  r0 Al Fj '  q  M j  (t ) p0 m    4 2     r0 Bl Fj '  q  J l i  M j (t )  p0   X j 'l  q, t  m  21 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com   IV= Sp  nuc e    4 2 1       I  p  r0  Fj  q L j  Al '  Bl '  J l'  t   X l ' j  qt     m jl '      4 2 1 4 2     Sp  nuc e I r0  Fj  q L j Al '  I r0  Fj  q L j Bl '  J l'  t   m jl ' m jl '      4 2 1 4 2    p0  r0  Fj  q L j Al '  p0   r0  Fj  q L j Bl '  J l'  t  X l j  q, t   m jl ' m jl '     nuc e 0   jl '    4 2 4 2      r0 Bl ' Fj  q  J l   t  M j  r0 Al ' Fj  q  M j p0 m m    i 4 2    r0 Fj  q  Bl ' J l '  t   M j  p0   X l ' j  q, t  m      4 2 4 2      r0 Bl ' Fj  q  J l   t  M j  r0 Al ' Fj  q  M j p0 m m jl '        i 4 2    r0 Fj  q  Bl ' J l '  t   M j  p0   X l ' j  q, t  m  Vậy: Sp  nuc e  Vp' pVp ' p (t )   I  II  III  IV       Al Al '  Al Bl ' p0 J l   t   ll '     1 i      Bl Al ' p0 J l  Bl Bl ' J l J l   t   Bl Bl  J l  J l   t  p0  X l 'l  q, t  4       16 4 2    r0   Fj  q  Fj '  q   M j M j  t   i  M j  M j  t   p0  X j ' j  q, t   m jj '  4 2     r0 Bl Fj '  q  J l m lj '     4 2   M j  t   r0 Al Fj '  q  M j   t  p0 m    4 2     r0 Bl Fj '  q  J l i  M j  t   p0   X j 'l  q, t  m      4 2 4 2      r0 Bl ' Fj  q  J l   t  M j  r0 Al ' Fj  q  M j p0 m m jl '    22 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com    i 4 2    r0 Fj  q  Bl ' J l   t   M j  p0   X l ' j  q, t  m  (2.12) Khi tính biểu thức bỏ qua gần đúng: bỏ qua tương tác spin nơtron với spin ô mạng Trong biểu thức (2.12) này, số hạng mô tả tương tác hạt nhân, số hạng mô tả tương tác từ Hai số hạng cuối biểu thức (2.12) đặc trưng cho giao thoa tán xạ hạt nhân tán xạ từ Từ (2.1) (2.12) ta nhận thấy, tiết diện tán xạ không đàn hồi nơtron phân cực chứa thông tin quan trọng hàm tương quan spin hạt nhân hàm tương quan spin nút mạng điện tử 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG 3: TÁN XẠ TỪ CỦA NƠTRON PHÂN CỰC TRONG TINH THỂ SĂT TỪ Trong chương nghiên cứu tán xạ nơtron chậm, lạnh, phân cực tinh thể sắt từ Và, quan tâm đến tán xạ từ nơtron với nút mạng điện tử tinh thể sắt từ 3.1 Tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể Khi nơtron phân cực, biểu thức tiết diện tán xạ từ vi phân có dạng sau 17  :  i ( E p  E p ) t d 2 m2 p   dte Sp e  VppVpp (t )  d dE p (2 )  p    (3.1) Thế đặc trưng cho tương tác có dạng: Vp ' p        4 2  iqR r0  Fj (q )e j  S j , s  (es )e m j   (3.2) Từ công thức (3.2) ta dễ dàng tìm V p' p Vp ' p (t ) , ta viết Vp ' p (t ) biểu diễn Heisenberg là: V  p' p      4 2  iqR  r0  Fj (q )e j  ( S j ,   (e )e ) m j i         i Ht Ht  4   iqR Vp ' p (t )  e   r0  Fj (q )e j  ( S j ,   (e )e )  e  j  m  Từ (3.1) (3.2) ta thấy: cần thiết phải tính vết tốn tử Đặt:     L j  (S j ,   (e )e )     M j  (S j  (e S j )e ) (3.3) (3.4) Suy ra: Vp' p    4 2  iqR r0  Fj (q )e j L j m j Vp ' p (t )  e i Ht    4 2   i Ht  iqR j r0  Fj ' (q )e  L j '  e  j'  m  (3.5) (3.6) Thay (3.5) (3.6) vào vết biểu thức (3.1) Ta có: 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com  Sp e  Vp' pVp ' p (t )  i i    Ht  Ht  4  1  iqR  iqR   Sp  e   r0   Fj (q )e j L j  e  Fj ' (q )e j ' L j 'e  2 j j'  m          Đặt : X l 'l (q, t )  eiqR  0eiqR (t ) Ta có: l  Sp e  Vp' pVp ' p (t )    4 2 1   r0  Sp  e  2   m   l'   F (q )F j jj ' 4 4 2   r0  Sp  e  I  p0    m   j'     (q ) L j L j ' (t ) X jj ' (q , t )       F  q  F  q  L L t  j j' jj '  4 4 2     r0  Sp  e I  Fj  q  Fj '  q  L j L j '  t   m jj '          p0   Fj  q  Fj '  q  L j L j '  t  X j ' j  q, t  jj '   j j'   X j ' j  q, t     Áp dụng hai công thức: công thức công thức chứng minh ta được:  Sp e  Vp' pVp ' p (t )   4m  2      r0 2  Fj  q  Fj '  q  M j M j ' (t )   jj '        Fj  q  Fj '  q  i  M j  M j ' (t )  p0  X j ' j  q, t  jj '       4 4 2    r0   Fj  q  Fj '  q   M j M j ' (t )  i  M j  M j ' (t )  p0  X j ' j  q, t   m jj ' (3.7) Thay (3.7) vào (3.1) ta biểu thức tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể:  i ( E p '  E p ) t 4  d 2 m2 p   2   dte r  F q F q      j j '  d dE p ' (2 )3 5 p  m2 jj '         M j M j ' (t )  i  M j  M j ' (t )  p0  X j ' j  q, t   25 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com  i ( E p '  E p )t d 2 2 p      r0  dte  Fj  q  Fj '  q    d dE p ' 2  p  jj '         M j M j ' (t )  i  M j  M j ' (t )  p0  X j ' j  q, t   (3.8) 3.2 Tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể sắt từ Chúng ta xem xét tiết diện tán xạ nơtron phân cực cấu trúc sắt từ Để cho đơn giản giả thiết tinh thể cấu tạo từ nguyên tử loại Theo mô hinh Heisenberg, xét trường hợp nhiệt độ thấp mà độ từ hóa tinh thể khơng khác nhiều độ từ hóa 0K Giá trị trung bình hình chiếu spin theo hướng moment từ tự phát không khác nhiều S Để biểu diễn đầy đủ vec tơ spin Sj hệ tọa độ, trục z hướng dọc theo moment tự phát tinh thể Nếu tinh thể có số mạng đó, ứng với hệ tọa độ chọn với trục z hướng dọc theo mạng từ hóa Trong trường hợp có mạng xét chất sắt từ, ta có:     (3.9) S j  S jz m  S j m  S j m 2      Ở đó, m  mx  imy , mx m y véc tơ đơn vị dọc theo trục x y,  tương ứng với công thức (3.7) véc tơ M j xác định công thức:     M j  (S j  (e S j )e ) (3.10) Thay (3.9) vào (3.10), ta được:          M j  S jz m  S j m  S j m   S jz em  S j em  S j em  e 2 2            S jz m  S jz eme  S j m  S j eme  S j m  S j em e 2 2                   S jz  m   em  e   S j m  em e  S j m  em e 2      M j  S jz   S j    S j   2 (3.11) Trong đó: 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com       m   em  e  (3.12)    M j = M j ' (t ) = S jz  (3.13)    m   em  e    Với giả thiết ta thấy rằng: Trong sắt từ hàm tương quan : S jz   S j '  t  , S j   S jz'  t  , S j   S j '  t  không (3.14) Và:        em             2i em e           em       Ta chứng minh được:            M j M j ' (t )   S jz   S j    S j     S jz'  t    S j '  t     S j '  t     2 2             S jz S jz'  t    S j S jz'  t      S j S jz'  t      S j S jz'  t     S j S j '  t       2         S j S j '  t       S j S jz'  t     S j S j '  t       S j S j '  t      4       S jz S jz' (t )   S j S j '  t       S j S j '  t      4 1     S jz S jz'  t  1   em    S j S j '  t  1   em    S j S j '  t  1   em            S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t   S j S j '  t   1   em       (3.15) Và:    i  M j  M j '  t  p0              i  S jz   S j    S j      S jz'  t    S j '  t     S j '  t      p0 2 2     27 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com         i S jz S jz'  t        S jz S j '  t         S jz S j '  t         2   z       S j S j '  t         S j S j '  t          S j S j '  t          4   z        S j S j '  t         S j S j '  t          S j S j '  t          p0 4  Áp dụng (3.14) ta được:    i  M j  M j '  t  p0         i S j S j '  t         p0  i S j S j '  t         p0 4          i S j S j '  t  2i  em  e p0  i S j S j '  t   2i  em   e p0 4                 S j S j '  t   em  e p0  S j S j '  t   em  e p0           i  M j  M j '  t  p0   S j S j '  t   S j S j '  t    em  e p0   (3.16) Thay (3.15) (3.16) vào (3.7) ta vết biểu thức tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể sắt từ là:   Sp e  Vp' pVp ' p (t )       4 4 2    r0   Fj  q  Fj '  q   M j M j ' (t )  i  M j  M j ' (t )  p0  X j ' j  q, t   m jj '  4 4 2    r0   Fj  q  Fj '  q  S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t     m jj '         S j S j '  t   1   em     S j S j '  t   S j S j '  t    em  e p0  X j ' j  q, t       Vậy biểu thức tiết diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể sắt từ là: 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com  i ( E p '  E p )t d 2 m2 p   dte Sp e  Vp' pVp ' p (t )  d dE p (2 )  p      i ( E p '  E p )t p      dte  Fj  q  Fj '  q  S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t      2  p  jj '        S j S j '  t   1   em     S j S j '  t   S j S j '  t    em  e p0  X j ' j  q, t       (3.15) Từ (3.15) ta thấy, tiết diện tán xạ từ nơtron phân cực chất sắt từ chứa thông tin quan trọng hàm tương quan spin nút mạng điện tử Trong trường hợp nơtron khơng phân cực kết quay kết thu Idumov Oredop [14] 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG 4: VÉC TƠ PHÂN CỰC CỦA NOTRON TÁN XẠ TỪ TRONG TINH THỂ SẮT TỪ Trong chương chúng tơi tính vectơ phân cực nơtron chậm, lạnh, phân cực tán xạ từ tinh thể sắt từ Vectơ phân cực nơtron tán xạ xác định công thức sau [17]:   p    i  ( E p  E p ) t  dtSp e  V V p ' p (t ) e    p' p  dtSp   e   p' p V Vp ' p (t ) e  i ( E p  E p ) t  (4.1) 4.1 Vec tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể Ta nhận thấy, mẫu số (4.1) tính chương III ( biểu thức 3.8) Ta cần tính tử số (4.1) Trước tiên ta tìm vết tử số:   Sp e  Vp' p Vp ' p (t )     16 4 2      Sp  e  r0   Fj  q  Fj '  q  L j  L j '  t  X j ' j  qt   m jj '      4 4 2   r0  Sp  e  I  p0    m      F  q  F  q  L   L t  j j' j jj '  4 4 2     r0  Sp  e I  Fj  q  Fj '  q  L j  L j '  t   m jj '          p0   Fj  q  Fj '  q  L j  L j '  t  X j ' j  q, t   jj '   j'   X j ' j  qt     Áp dụng công thức công thức chứng minh chương 2, ta thu vết tử số (4.1) là:   Sp e  Vp' p Vp ' p (t )     4 4 2   r0   Fj  q  Fj '  q   i  M j  M j ' (t )    m jj ' 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com     M j M j ' (t ) p0           M j p0 M j ' (t )  p0 M j M j ' (t )  X jj '  q, t       4 4 2      r  F q F q  i M  M      j j' j ' (t )     j m2 jj '   Mj  M j'    (t ) p0  M j p0    M j'    (t )  p0 M j M j ' (t )  X jj '  q, t   (4.2) 4.2 Vec tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể sắt từ Mẫu số (4.1) chất sắt từ tính chương Ở mục 4.1 ta tính ta thu vết tử số (4.1) là:   Sp e  Vp' p Vp ' p (t )     4 4 2      r  F q F q  i M  M      j j' j ' (t )     j m2 jj '   Mj  M j'    (t ) p0  M j p0    M j'    (t )  p0 M j M j ' (t )  X jj '  q, t   (4.3) Đối với chất sắt từ, ta có: Theo (3.16) ta có:        i  M j  M j '  t  p0   S j S j '  t   S j S j '  t    em  e p0   Ta dễ dàng suy ra:     i  M j  M j '  t    S j S j '  t   S j S j '  t    em  e (4.4) Áp dụng (3.15) ta có:  Mj M  j'      (t ) p0  M j p0 M  j'   (t )  S (T )  (  p0 ) (4.5) Theo (3.15) ta có:     M j M j ' (t )  S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t   S j S j '  t   1   em       Suy ra:     p0 M j M j ' (t )         S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t   S j S j '  t   1   em    p0      (4.6) 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thay (4.4), (4.5), (4.6) vào (4.3), ta được:   Sp e  Vp' p Vp ' p (t )   4 4 2   1     r0   Fj  q  Fj '  q    S j S j '  t   S j S j '  t    em  e  2S (T )  (  p0 )  m 2 jj '         S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t   S j S j '  t   1   em    p0  X jj '  q, t        (4.7) Thay (4.7) vào (4.1) ta được: véc tơ tán xạ nơtron phân cực tinh thể sắt từ là:  p   g1  g   dtSp   e   p' p  V Vp ' p (t ) e i ( E p '  E p )t  Trong :  i ( E p '  E p )t  4 4 2   1     g1  r  dte  Fj  q  Fj '  q    S j S j '  t   S j S j '  t    em  e  X jj '  q, t   m 2  jj '   i ( E p '  E p )t 4 4 2       g2  r  dte  Fj  q  Fj '  q  2S (T )  (  p0 )   m jj '          S jz S jz'  t  1   em     S j S j '  t   S j S j '  t   1   em    p0  X jj '  q, t        Ta nhận thấy biểu thức véc tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể sắt từ chứa thông tin quan trọng, hàm tương quan spin nút mạng điện tử Trong trường hợp nơtron tới không phân cực kết chúng tơi quay kết thu Idumov Oredop [14] 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com KẾT LUẬN Các kết luận văn: Trình bày tổng quan lý thuyết tán xạ nơtron chậm tinh thể Đã nghiên cứu toán tổng quát thu tiết diện tán xạ vi phân nơtron phân cực tinh thể phân cực Tính tiết diện tán xạ từ nơtron phân cực tinh thể sắt từ Tính véc tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể sắt từ Tiết diện tán xạ vec tơ phân cực chứa hàm tương quan spin nút mạng điện tử Đây thông tin quan trọng để nghiên cứu sâu cấu trúc tinh thể Những kết trường hợp giới hạn nơtron không phân cực kết chúng tơi quay kết Idumov Oredop [14] Kết luận văn trình bày hội nghị Vật lý lý thuyết toàn quốc lần thứ 36 tổ chức thành phố Quy Nhơn tháng năm 2011 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: Nguyễn Quang Báu, Bùi Bằng Đoan, Nguyễn Văn Hùng (2004), Vật lý thống kê, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Xuân Hãn (1998), Cơ học lượng tử, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Văn Hùng (2000), Lý thuyết chất rắn, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Lê Văn Trực, Nguyễn Văn Thỏa (2005), Phương pháp toán cho Vật lý, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội TIẾNG ANH: Nguyen Dinh Dung (1992), “ Nuclear scattering of Polarized Neutron by Crystal with Polarized Nucleus in presence of surface diffraction”, ICTP, Trieste, IC/92/335 Nguyen Dinh Dung (1992), “ Total diffraction reflection of polarize neutron by crystal surface with polarized nucleus”, ICTP, Trieste, IC/92/335 Nguyen Dinh Dung (1994), “ Surface diffraction of neutron by polarized crystal placed in periodical vaiable magnetic field”, Proceedings of the NCST of Viet Nam, Vol.6, No.2 Truong Thi Thuy Huyen, Nguyen Dinh Dung (2008), “Magnetic scattering of polarized neutron by ferromagnetics cystal in presence of diffraction”, Annual National Conference on theoretical Physics 33nd Mazur P and Mills D.L.(1982), “ Inelastic scattering of neutron by surface spin waves on ferromagnetics’’, Phys.Rev B., V.26, N.9 10 Ly Cong Thanh, Nguyen Thi Khuyen, Nguyen Dinh Dung (2006), “Scattering and change of polarization of neutrons in magnetic helicoidal crystal structure”, VNU.Journal of science, Mathematics – Physics, T.XXII, N02AP, P.154-156 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 Luong Minh Tuan, Nguyen Thu Trang, Nguyen Dinh Dung (2006), “Scattering of neutron on crystal in presence of absorption and radiation of magnon”, VNU.Journal of science, Mathematics – Physics, T.XXII, N02AP, P.178-181 TIẾNG NGA 12 Барышевский В Г , (1966), “Коренная Л Н О влиянии поляризации мишени на магнитное рассеяние Доклады А.Н.БССР”, Т 10, N012, C.926-928 13 Изюмов Ю А (1963) Теория рассеяние нейтронов медленных нейтронов // в магнитных кристаллах // УФН Т 80, В1, С41 - 42 14 Ю.А.Изюмов и Р П Озеров (1966), “магнитная нейтронография” москва, Наука 15 Нгуен динь кристаллах с 1, C 61- 62 16 Нгуен Динь , 532 с 3унг (1987), “Кинематическая дифракциянейтронов в поляризованными ядрами”, Вестник БГУ , N02, Cep 3унг (1988), “Нeупругое рассеяние поляризованных нейтрoнов на кристалле с поляризованнымн ядрамн при учете преломления изрекального отратения”, Вестник БГУ, N03, Cep 1, , C 6-9 17 В Г Барышевский (1976) “Ядерная оптика поляризованных Сред” Минск Изд БГУ 144 С 18 Ю А Изюмов (1961), ФММ 11 , 801 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... thuyết tán xạ nơtron chậm tinh thể phân cực Chƣơng 2: Tán xạ nơtron phân cực tinh thể phân cực Chƣơng 3: Tán xạ từ nơtron phân cực tinh thể sắt từ Chƣơng 4: Véc tơ phân cực nơtron tán xạ từ tinh thể. .. diện tán xạ từ vi phân nơtron phân cực tinh thể sắt từ 26 Chƣơng 4: Véc tơ phân cực nơtron tán xạ tinh thể sắt từ? ??……….30 4.1 Véc tơ phân cực nơtron tán xạ tinh thể …….………… 30 4.2 Véc tơ phân cực. .. CHƢƠNG 4: VÉC TƠ PHÂN CỰC CỦA NOTRON TÁN XẠ TỪ TRONG TINH THỂ SẮT TỪ Trong chương chúng tơi tính vectơ phân cực nơtron chậm, lạnh, phân cực tán xạ từ tinh thể sắt từ Vectơ phân cực nơtron tán xạ xác