Кондо эффект - аномальная температурная зависимость электросопротивления сплавов немагн. металлов (Си,
Al, Ag, La, Lu и др.) с небольшим кол-вом магн. примесей - атомов переходных
(Fe, Сг, Со, V) или редкоземельных (Се, Yb, Tm) элементов. Аномалия состоит
в том, что при понижении температуры электросопротивление R таких сплавов
сначала убывает по закону, типичному для немагн. металлов, а затем при
нек-рой характерной температуре ТK (т е м п - р а К о н-д о) проходит
через минимум и далее остаётся конечным при 
(рис. 1). К. э. имеет квантовый характер и обусловлен антиферромагн. обменным
взаимодействием электронов проводимости немагн. металла с магн. примесями
- атомами с незаполненными 
или 
-электронными
оболочками, ионы к-рых в металле обладают магн. моментами.
Рис. 1. Зависимость электросопротивления
R сплава (LaCl)Al2 (0,63 ат. % Сl) от температуры Т.
Необычные свойства рассеяния
электронов проводимости на примесных атомах, вызванного этим взаимодействием
(рассеяние электрона может сопровождаться переворотом спинов электрона и примесного
атома), приводят к ярко выраженным аномалиям кинетич., термич. и магн. свойств
таких сплавов. Наблюдаются отрицат. магнетосопротивление (рис. 2), гигантский
пик в температурной зависимости термоэдс ,максимум в температурной зависимости
теплоёмкости и т. д. Магн. примеси понижают температуру сверхпроводящего
перехода немагн. металла, а также при достаточной концентрации могут привести
к явлению т. н. возвратной сверхпроводимости: при дальнейшем понижении
температуры сплав из сверхпроводящей фазы переходит в нормальную, а затем при дальнейшем
понижении температуры вновь становится сверхпроводником. Описанные аномальные явления,
экспериментально обнаруженные в 30-х гг. 20 в., были систематически исследованы
в 60-х гг. В результате этого экспериментально установлен универсальный характер
поведения магн. примеси в немагн. металле с температурой ТК, характерной
для каждого сплава. ТК изменяется в широком диапазоне: напр.,
от 1К (для LaCe) до 300К (для AuV). При этом эффекты пропорц. концентрации примеси
(т. е. не зависят от межпримесных корреляций) вплоть до концентрации примеси
от 
10%
для атомов переходных элементов до 
1%
для редкоземельных.
Аномальные явления объясняются
тем, что амплитуда I обменного рассеяния (см. Амплитуда рассеяния)электронов проводимости на примеси, приводящего к изменению проекции магн.
момента примеси на направление спина электронов, эффективно растёт с понижением
температуры Т или магн. поля Я. В результате роста эфф. взаимодействия электроны
проводимости создают повыш. спиновую плотность вокруг атома примеси и полностью
компенсируют её магн. момент. Вследствие этого при понижении температуры атом примеси
теряет магн. момент и примесный вклад в электросопротивление возрастает. Компенсация
магн. момента проявляется в экспериментах, напр. при понижении температуры ниже
TK магн. восприимчивость перестаёт расти и остаётся конечной
при Т
ОК.
Рис. 2. Зависимость электросопротивления
сплава (LaCl)Al2 от температуры при различных величинах поля H
(отрицательное магнитосопротивление).
Первый шаг к теоретич.
описанию этого явления был сделан Дж. Кондо (J. Кондо, 1964), к-рый в рамках
простейшей модели рассмотрел вклад обменного взаимодействия электронов проводимости
с примесными атомами в первом неборновском приближении. Оказалось, что эфф.
взаимодействие логарифмически растёт при понижении Т. В 1965 А. А. Абрикосов
и Д. Сул (D. Sou-1е) для 
установили соотношение [1, 2, 3]:
Здесь темп-pa Кондо 
, где 
- энергия Ферми, 
- плотность состояний при 
, I - амплитуда обменного рассеяния зонного электрона на примесном атоме,
R - электросопротивление, п - концентрация электронов. Тем самым
были объяснены логарифмич. рост электросопротивления R сплавов при уменьшении
Т:
(С - концентрация
примеси), и прекращение роста магн. восприимчивости 
вблизи Тк:
Здесь 
- магнетон Бора, 
- гиромагн. отношение для иона. Соотношения (1-3) справедливы при 
, когда обменное взаимодействие невелико
В 
области 
обменное взаимодействие уже не мало и методы теории возмущения не позволяют
описать поведение магн. примеси. Проблема теоретич. описания низкотемпературных
свойств магн. примеси в немагн. металле получила назв. проблемы Кондо. В дальнейшем
применение идей и методов ренормализационной группы [Ф. У. Андерсон (Ph.
W. Anderson), К. Г. Уилсон (К. G. Wilson) и др.], а также феноменологич. теории
ферми-жидкостей (П. Нозьер, P. J. Nozieres, 1974) позволило выяснить,
что обнаруженный в рамках теории возмущения рост эфф. обменного взаимодействия
при понижении температуры продолжается и при 
и приводит к сильной связи примесного иона с электронами проводимости при Т=0
К [1]. Это означает полную компенсацию магн. момента примесного иона электронами
проводимости и тем самым образование максимума плотности состояний р на поверхности
Ферми. В результате этого осн. состояние атома примеси оказывается синглетным
(её магн. момент при Т=0 К исчезает при 
,
магн. восприимчивость 
остаётся конечной при Т=0 К, а все физ. величины при 
становятся регулярными функциями
T, H и др. с масштабом энергии 
. Напр., магн. восприимчивость
(4)
Теплоёмкость
(5)
Электросопротивление R определяется соотношением
(6)
Здесь 
, 
- скорость
электрона на поверхности Ферми. Подобное поведение известно в теории ферми-жидкости.
Более того, между значениями 
и С при Т
ОК
имеют место соотношения с коэф., характерными для теории ферми-жидкости.
Полное решение проблемы Кондо и др. моделей, описывающих динамику образования локализованного магн. момента в металле (учитывающих электронную структуру атома примеси, эффекты внутрикристалли-ческого поля и пр.), было получено в 1980 методами теории квантовых интегрируемых систем [4-5]. Мн. тра-диц. модели, описывающие электронные свойства сплавов немагн. металлов с магн. атомами, оказались "интегрируемыми" и были решены точно. В рамках этого решения были вычислены термодинамич. функции сплавов при произвольных Т и Н и полностью описано образование максимума плотности состояний на поверхности Ферми. Тем самым удалось проследить за плавным переходом примеси из магн. состояния в немагнитное при понижении Т. Явление роста интенсивности взаимодействия при понижении энергии имеет место во многих важных проблемах физики конденсированных сред и физики частиц высоких энергий и является одной из важных проблем квантовой теории поля.
П. Б. Вигман
Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.
Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").
Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.
Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.
Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
