中子散射与强关联物理.ppt

中子散射与强关联物理
自由电子近似 惯性地球
费米气模型（Sommerfeld，1927）：
Fermi-Dirac Statistics,
vs. Maxwell-Boltzmann

co1913，1972)
电子-电子散射：屏蔽效应，Landau费米液体理论，Mott金属-绝缘体相变 (1977) ，非常规超导
费米液体相并非总是稳定的基态：
存在其它相
超越微扰论—新的物质相：费米子系统
超导电性 Onnes 1911 (1913)；Bardeen-Cooper-Schrieffer理论 1957 (1972); Abrikosov, Ginzburg 1950s (2003)
3He超流 Lee, Richardson & Osheroff 1971 (1996)；Leggett 1972 (2003)
量子霍尔效应 Klitzing 1980 (1985)
分数量子霍尔效应 Störmer & Tsui 1982; Laughlin 1983 (1998)
费米子物态（续）
Kondo效应 1964: . Wilson (1982)
Kondo晶格-重费米子现象，及其超导态1979
高温铜氧化物超导体 Müller & Bednorz 1986 (1987)
Anderson 绝缘体，Mott 绝缘体（1977）
磁及其它相变
铁磁 Pierre Curie （1903）
气-液相变 van der Waals (1910)
反铁磁，亚铁磁 Néel （1970）
自旋玻璃相变 1970s
液晶，高分子相变 de Gennes (1991)
4He超流 Kapitsa 1937 (1978)；Landou理论 (1962)
冷原子气体的Bose-Einstein凝聚 Cornell & Wieman 1995 (2001)
量子微观世界真得存在吗？
电子真按Bloch波函数构成能带吗？
真有声子，磁子吗？
反铁磁序真能存在吗？（Landau的疑问）
晶体里的原子真是规则排列的吗？
……
眼见为实：现代科学400年
晶体结构：x-ray
Laue (1914 Nobel Physics)
Bragg (1915 Nobel Physics)
1912
1914
中子能衍射吗？
波-粒二相性
1927 电子衍射
. Thomson (UK)
Davisson-Germer (US)
(1937 Nobel Physics)
中子衍射有什么优势？
X-ray衍射强度~Z2
中子衍射强度无规
轻原子在晶格中的位子
高温铜氧化物超导体中氧的位置
中子衍射有什么优势？
同一元素的不同 同位素，散射强度不同
Ferrimagnetic order of 磁石
Louis Néel (1970 Nobel Physics)
Shull，1994 Nobel Prize in Physics
Néel 只预见到collinear磁序
中子衍射发现众多更复杂的noncollinear磁序
Magnetic structures: 11 vs 1111 or 122
量子微观世界真得存在吗？
电子真按Bloch波函数构成能带吗？
真有声子，磁子吗？
反铁磁序真能存在吗？（Landau的疑问）
晶体里的原子真是规则排列的吗？
非弹性中子散射之父—Brockhouse
1994 Nobel Physics Prize
三轴谱仪
晶体中的元激发谱—声子
Ge: phonon
晶体中的元激发谱—磁子
大纲
什么是强关联物理
中子散射简介
晶体结构
磁长程序结构
有序-无序相变（二级相变），序参数
元激发：声子，磁子
非色散型磁激发谱
非常规超导体研究中的应用
磁相变的序参数：<M(T)>
序参数
液-气临界点：n
磁相变：M
超导，超流： ψ(x) (ns=|ψ|2)
自旋玻璃: ∞维张量
Mott绝缘体：？
序参数
磁激发谱
局域(localized)磁系统: magnon (spin-wave)
磁激发谱
巡游itinerant系统：
continuum 连续谱
磁激发谱
量子S=1/2链系统：
RVB基态
continuum 连续谱
李涛：7月14日下午
费米子物态（续）
Kondo效应 1964: . Wilson (1982)
Kondo晶格-重费米子现象，及其超导态1979
高温铜氧化物超导体 Müller & Bednorz 1986 (1987)
Anderson 绝缘体，Mott 绝缘体（1977）
高温铜氧化物超导体
（二维）M