Про орієнтаційний поляризації спінових систем

Валерій Еткін

Вступ

В одній з наших попередніх статей, присвячених термодинаміки спінових систем, була виявлено неспроможність спроб звести до теплообміну процеси встановлення єдиної орієнтації протилежно спрямованих ядерних спинів [1]. Кілька пізніше було показано, що процеси упорядкування взаємної орієнтації мають місце і в макросвіті, засвідчуючи про залежність потенційної енергії від взаємної орієнтації обертових тіл і тіл з несферіческой симетрією [2]. Потім було показано, що існування орієнтаційних процесів безпосередньо випливає з розгорнутою формулювання основного закону термодинаміки просторово неоднорідних середовищ [3]. Представляє інтерес показати, що облік «орієнтаційний» ступені свободи при термодинамічній описі спін-спінового взаємодії призводить до результатів, що відповідає експериментом.

Основне рівняння термодинаміки спінових систем

Відомо, що потенційна енергія взаємодії між частинками залежать від взаємної орієнтації їх спинив. Енергетична вигідність стану з певною взаємної орієнтацією спинів зумовлює характер ряду хімічних перетворень (зокрема, освіта орто-або параводорода), пояснює феромагнетизм і антиферомагнетизму [4]. Так, в молекулах з ковалентного хімічним зв'язком (наприклад, у молекулах водню) енергетично вигідніше стан, в якому спини валентних електронів що з'єднуються атомів антипаралельних. Навпаки, в ферромагнетика нижчою енергією володіє стан, в якому спини електронів у незаповнених оболонках сусідніх атомів (і їх магнітні моменти) паралельні, завдяки чому виникає спонтанна намагніченість. Тому при описі ряду макрофізіческіх властивостей речовин необхідно враховувати протікають в них процеси орієнтації (переорієнтації) спинів ядерних частинок. З термодинамічної точки зору це означає облік в її рівняннях ще однієї ступеня свободи, пов'язаної з сумарним власним моментом кількості руху ядер досліджуваних речовин J. Ця величина залежить як від загальної кількості нуклонів в ядрах конденсованих речовин, так і від взаємної орієнтації спинів протонів і нейтронів. Відомо, що ядерні частки при своєму обертанні відчувають прецесія, тобто рух, при якому їхні осі обертання утворюють з вектором H просторово орієнтований кут