Vector phân cực của nơtron tán xạ không đàn hồi trên bề mặt tinh thể phân cực khi có phản xạ

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN - ***** - BI TH HU VECTOR PHN CC CA NTRON TN X KHễNG N HI TRấN B MT TINH TH PHN CC KHI Cể PHN X Chuyờn ngnh : Vt lý lý thuyt v Vt lý toỏn Mó s : 60.44.01.03 LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC: PGS.TS GUYN èNH DNG H NI-2015 Luận văn thạc sĩ khoa học LI CM N Em xin gi li cm n chõn thnh v sõu sc ti PGS TS Nguyn ỡnh Dng Ngi ó dỡu dt em bc u lm quen vi nghiờn cu khoa hc, ó tn tỡnh hng dn em hon thnh lun ny Em xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ b mụn Vt lý lý thuyt, cỏc thy cụ khoa Vt lý Trng i hc Khoa hc T nhiờn i hc Quc gia H Ni ó giỳp em sut quỏ trỡnh hc v hon thnh bn lun ny Xin gi li cm n cỏc anh, ch, bn khúa trc v cỏc bn lp cao hc vt lý khúa 2012 2014 ó trao i, úng gúp nhng ý kin rt b ớch quỏ trỡnh tụi lm lun Em xin chõn thnh cm n gia ỡnh, ng nghip, bn bố ó to iu kin, giỳp v ng viờn em sut quỏ trỡnh hc v hon thnh bn lun ny H Ni, thỏng.nm 2015 Hc viờn Bựi Th Hu Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học M U Trong nhng nm gn õy, cựng vi s phỏt trin ca khoa hc, s tỏn x ca ntron chm phõn cc ó c s dng rng rói nghiờn cu vt lý cỏc cht ụng c phõn cc Cỏc ntron chm phõn cc l mt cụng c c ỏo vic nghiờn cu ng hc ca cỏc nguyờn t vt cht v cỏc cu trỳc t ca chỳng iu ny ó c kim chng cỏc ti liu [18, 19, 23] Hin nay, nghiờn cu cu trỳc sõu ca tinh th phõn cc, s thng giỏng ca spin ca cỏc ht nhõn, phng phỏp quang hc ht nhõn ó c s dng rng rói Chỳng ta dựng chựm ntron chm phõn cc bn vo bia (nng lng c di MeV v khụng to quỏ trỡnh sinh hy ht) Nh ntron cú tớnh trung hũa in, ng thi mụment lng cc in vụ cựng nh (gn bng 0) nờn ntron khụng tham gia tng tỏc in dn n xuyờn sõu ca chựm ntron vo tinh th l rt ln, v bc tranh giao thoa ca súng tỏn x s cho ta thụng tin v cu trỳc tinh th v cu trỳc t ca bia Nghiờn cu quang hc ntron phõn cc giỳp ta hiu rừ hn v s tin ng spin ca cỏc ntron bia cú cỏc ht nhõn phõn cc [2, 13, 15, 16] Cỏc nghiờn cu v tớnh toỏn v tỏn x phi n hi ca cỏc ntron phõn cc tinh th phõn cc cho phộp chỳng ta nhn c cỏc thụng tin quan trng v tit din tỏn x ca cỏc ntron chm tinh th phõn cc, hm tng quan spin ca cỏc nỳt mng in t [9, 10, 23] Ngoi cỏc v nhiu x b mt ca cỏc ntron tinh th phõn cc t trng ngoi bin thiờn tun hon v s thay i phõn cc ca ntron tinh th cng ó c nghiờn cu cỏc ti liu [7, 10, 11] Trong lun ny, chỳng tụi nghiờn cu: Vector phõn cc ca cỏc ntron tỏn x khụng n hi trờn b mt tinh th phõn cc cú phn x Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học Ni dung ca lun c trỡnh by chng: Chng - Lý thuyt tỏn x ca ntron chm tinh th Chng Tỏn x ca cỏc ntron phõn cc tinh th Chng Tit din hiu dng ca tỏn x khụng n hi ca cỏc ntron phõn cc trờn b mt tinh th phõn cc phn x Chng Vector phõn cc ca cỏc ntron tỏn x khụng n hi trờn b mt tinh th phõn cc cú phn x Phng phỏp nghiờn cu c s dng lun ny l phng phỏp quang hc ht nhõn v c hc lng t Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học CHNG I Lí THUYT TN X CA NTRON CHM TRONG TINH TH 1.1 C s lý thuyt tỏn x ca ntron chm tinh th Chựm ht ntron phõn cc i v tinh th s chu tỏc ng ca tng tỏc ht nhõn, tng tỏc trao i spin v tng tỏc t gõy bi s phõn cc ca chựm ntron v s chuyn ng ca cỏc electron, c electron t ln electron khụng kt cp tinh th Nguyờn nhõn sinh tng tỏc t: Nu tớnh trung bỡnh mt chựm ntron khụng phõn cc thỡ mụmen spin s bng v i cựng vi nú, mụmen t trung bỡnh ca chựm cng bng nhng trng hp ntron phõn cc hin nhiờn s tn ti mt giỏ tr mụmen t xỏc nh, ú s gõy tng tỏc t, chớnh tng tỏc t ny s cho ta thụng tin v tớnh cht t ca bia S chuyn ng ca cỏc electron t v cỏc electron khụng kt cp nguyờn t s to t trng (t trng ca cỏc electron kt cp trit tiờu ln nhau), t trng ny v mụmen t s phõn cc ca chựm ntron l hai nguyờn nhõn to nờn tng tỏc t gia tinh th v chựm ntron Nguyờn nhõn gõy tng tỏc spin: Do ntron cú spin nờn i vo mng tinh th s xy tng tỏc trao i spin gia ntron vi ht nhõn v gia ntron vi cỏc electron nguyờn t, tng tỏc ny t l vi tớch vụ hng vector spin ca ntron vi ht nhõn cng nh gia ntron vi electron i vi phn th ht nhõn, thụng thng ngi ta tớnh trung bỡnh th ca nú trờn ton b tinh th v coi nú l tng ca mt phn hng s v mt lng nh bin thiờn, phn nh ny gi l gi th Fermi cú nh hng khụng ln lờn tit din tỏn x so vi phn cũn li, giỏ tr ca phn hng s c xỏc nh t thc nghim Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học Gi s ban u bia c mụ t bi hm súng n , l hm riờng ca toỏn t Hamilton ca bia Hk n =En n (1.1.1) Sau tng tỏc vi ntron s chuyn sang trng thỏi n ' Cũn ntron cú th thay i xung lng v spin ca nú Gi s ban u trng thỏi ca ntron c mụ t bi hm súng k Ta i xỏc nh xỏc sut m ú ntron sau tng tỏc vi ht nhõn bia s chuyn sang trng thỏi k ' v ht bia chuyn sang trng thỏi n ' Xỏc sut Wnk|nk ca quỏ trỡnh ú c tớnh theo lý thuyt nhiu lon gn ỳng bc nht s bng : Wn ' k '|nk n ' k ' T nk En E p En ' E p ' (1.1.2) Trong ú: T l toỏn t tng tỏc ca ntron vi ht nhõn (bia) En , Ek , En ' , Ek ' l cỏc nng lng tng ng ca ht bia v ntron trc v sau tỏn x En Ek En ' Ek ' - hm delta Dirac En Ek En ' Ek ' e i En Ek En ' Ek ' t dt (1.1.3) Chỳng ta quan tõm ti xỏc sut ton phn Wk|k ca quỏ trỡnh ú ntron sau tng tỏc vi bia s chuyn sang trng thỏi k ' ; nú nhn c bng cỏch tng húa cỏc xỏc sut Wnk|nk theo cỏc trng thỏi cui ca bia v ly trung bỡnh theo cỏc trng thỏi u Bi vỡ bia khụng luụn trng thỏi c nh ú ta phi tng quỏt húa i vi trng hp nú trng thỏi hn vi xỏc sut ca trng thỏi n l n Theo ú ta cú: Wk '|k Bựi Th Hu n n ' k ' T nk En Ek En ' Ek ' nn ' Luận văn thạc sĩ khoa học n ' Tk ' k n n En Ek En ' Ek ' (1.1.4) nn ' õy chỳng ta a vo kớ hiu hn hp cho cỏc yu t ma trn n ' k ' T nk n ' Tk ' k n (1.1.5) Nh vy l cỏc yu t ma trn ca toỏn t tng tỏc ca ntron vi ht bia ly theo cỏc trng thỏi ca ntron v Tkk l toỏn t tng i vi cỏc bin s ht bia Thay phng trỡnh (1.1.3) vo (1.1.4) ta c: Wk '|k i Ek ' Ek t e dt nn ' n ' Tk ' k n nn ' * i n ' Tk ' k n e En ' En t (1.1.6) En, En l cỏc tr riờng ca toỏn t Hamilton H vi cỏc hm riờng l n , n ' , t ú ta vit li biu din Heisenberg: i n ' Tk ' k n e En ' En t n ' Tk ' k t n i õy: Tk ' k t e Tk ' k e Ht i Ht (1.1.7) l biu din Heisenberg ca toỏn t Tkk vi toỏn t Hamilton Thay (1.1.7) vo (1.1.6), chỳ ý rng trng hp ny ta khụng quan tõm ti s khỏc ca ht bia trc v ht bia sau tng tỏc, vỡ vy cụng thc ly tng theo n, n chớnh l vt ca chỳng v c vit li: Wk '|k i Ek ' Ek t e dt nn ' n ' Tk' kTk ' k t n nn ' (1.1.8) biu thc cui, biu thc di du vt cú cha toỏn t thng kờ ca bia , cỏc phn t ng chộo ca ma trn ca nú chớnh l xỏc sut n Theo qui lut phõn b Gibbs nu ht bia nm trng thỏi cõn bng nhit ng ta cú hm phõn b trng thỏi l: e H Sp e H Vi: Bựi Th Hu k zT Luận văn thạc sĩ khoa học TI LIU THAM KHO TING VIT Nguyn Quang Bỏu, Bựi ng oan, Nguyn Vn Hựng, (2004), Vt lý thng kờ, Nh xut bn i Hc Quc Gia H Ni Nguyn ỡnh Dng S tin ng ca spin ca ntron tinh th cú cỏc ht nhõn phõn cc c t t trng ngoi bin thiờn tun hon , Tp KHHQG H Ni, 1997, t.XIII, N03, Tr.10-14 Nguyn Xuõn Hón, (1998), C hc lng t , Nh xut bn i Hc Quc Gia H Ni Nguyn Vn Hựng, (2000), Vt lý cht rn, Nh xut bn i Hc Quc Gia H Ni Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyn Vn Hựng, (2005), in ng lc hc, Nh xut bn i Hc Quc Gia H Ni Lờ Vn Trc, Nguyn Vn Tho, (2005), Phng phỏp toỏn cho vt lý, Nh xut bn i Hc Quc Gia H Ni TING ANH : Do Thi Van Anh, Nguyen Van Tu, Nguyen Dinh Dung, Tatal diffraction reflection of polarized neutrons by polarized crystal placed in periodical variable magnetic field, Science Conference on Physics, Ha Noi university of science, Ha Noi- 2008 Beteman B., Cole H.(1961), Dynamical Diffraction of X-Ray by perfect crystals Rev.Mod.Phys., V.36,N.3, P.681-717 10.Nguyen Dinh Dung, (1992), Nuclear scattering of polarized neutrons by crystal with polarized nucleus in presence of surface diffraction, ICTP, Trieste, IC/92/335 11.Nguyen Dinh Dung,(1994), Surface diffraction of neutrons by polarized crystals placed in periodical variable magnetic field, Proceeding of NCST of Vietnam, Vol.6, No.2, P.41-45 12.Nguyen Dinh Dung, Nguyen Van Tu, Do Thi Van Anh, Nuclear scattering of neutron when there is the surface diffraction on polarized crystal placed in periodical variable magnetic field, Annual National Conference on Theoretical Physics 33nd, Da Nang - 2008 13.Mazur P and Mills D.L (1982 ), Inelasticscattering of neutrons by surface spin waves on ferromagnets.Phys.Rev.B., V26, N.9, P.5175- 5186 TING NGA Bựi Th Hu Luận văn thạc sĩ khoa học 14 ., : , 1976.-144 15 ., , '' ''.-: . , 1982, -255 16 ., '' ''.// .-1981.-.33.-.I -C 78-81 17 ., '' ''.// .-1985.- . .-.-.116-118 18 . , '' '' -: , 1965.-607 19 // .-1963 - 80 .I, 41 - 92 20 .., ., - M : ,- 1966.- 532 21 '' '' -: , 1969, -607 22 '' ''.- : , 1981, - 156 23 '' ''.-: , 1963, - 372 24 ., - 539 121 7-1987 Bựi Th Hu 10 Luận văn thạc sĩ khoa học Bựi Th Hu 11