Magnon

Magnon (od magnetyzmu) – kwazicząstka opisująca elementarny kwant propagujących się wzbudzeń spinowych w krysztale.

Oddziałujące spiny w sieci krystalicznej mogą tworzyć propagujące się jak fale wzbudzenia, które nazywamy falami spinowymi. Fale spinowe są kolektywnymi wzbudzeniami układu spinów w krysztale. Wzbudzenia te mogą (zgodnie z mechaniką kwantową) być skwantowane podobnie jak fala elektromagnetyczna. Kwantem fali elektromagnetycznej jest foton.

Kwant fali spinowej nazywamy magnonem. Propagujący się magnon posiada kwazipęd ${\displaystyle {\vec {p}}=\hbar {\vec {k}}}$ (${\displaystyle k}$ jest wektorem falowym), energię ${\displaystyle E=\hbar \omega (k)}$

Zależność dyspersyjna dla magnonów ma postać:

${\displaystyle E_{k}=\hbar \omega (k)=2JS(z-\sum _{\delta }\cos({\vec {k}}{\vec {\delta }}))\sim (2JSa^{2})k^{2}={\frac {\hbar ^{2}k^{2}}{2m_{*}}},}$

gdzie:

• ${\displaystyle a}$ – stała sieci,
• ${\displaystyle J}$ – całka wymiany,
• ${\displaystyle S}$ – wartość spinu,
• sumowanie odbywa się po najbliższych sąsiadach.

W ferromagnetykach magnony zachowują się jak bozony (w pierwszym przybliżeniu) o pewnej masie efektywnej. Układ oddziałujących spinów opisuje model Heisenberga.

Podobnymi kwazicząstkami są: ekscytony, fonony, polarony i polarytrony.

Literatura

• J. Garbarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000, ISBN 83-7207-176-4.
• Ch. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1999.
• J.M. Ziman, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1977.