Magnon

Magnon on kvaasiosake, kristallvõres oleva elektroni spinni ergastatud olek. Kvantfüüsika lainemehaanika esitusviisis saab magnonit tõlgendada spinnilaine kvandina. Magnonid omavad nii fikseeritud hulga energiat kui ka kristallvõre võnkumise impulssi. Magnoni spinn on 1, mis tähendab, et magnon käitub bosonina.

Magnoni mõiste võttis 1930. a. kasutusele Felix Bloch,^[1] et selgitada spontaanse magneetumuse vähenemist ferromagnetis. Absoluutse nulltemperatuuri juures (0 K) on Heisenbergi ferromagnet madalaima energia olekus, nn põhiolekus, kus kõik atomaarsed spinnid on samasuunalised. Temperatuuri tõustes hakkavad spinnid soojusliikumise tõttu oma orientatsiooni muutma, nende siseenergia kasvab ja magneti kogumagneetumus väheneb. Sellist madalatemperatuurset olekut, kus mõned spinnid on algsest suunast kõrvale kaldunud, võib vaadelda kui kvaasiosakeste, antud juhul magnonite, gaasi. Iga magnon vähendab süsteemi kogumagneetumust magneetumuse vektori sihis ${\displaystyle \hbar }$ (taandatud Plancki konstandi) võrra ning kogumagneetumuse koguväärtust ${\displaystyle \gamma \hbar }$ võrra, kus ${\displaystyle \gamma }$ on güromagnetiline suhe. Sellest tuleneb Blochi seadus spontaanse magneetumuse temperatuurisõltuvuse kohta:

${\displaystyle M(T)=M_{0}\left[1-\left({\frac {T}{T_{\text{c}}}}\right)^{3/2}\right]}$

kus ${\displaystyle T_{\text{c}}}$ on materjalist sõltuv kriitiline temperatuur ja ${\displaystyle M_{0}}$ on spontaanse magneetumuse väärtus.