Термодинамiчнi, кiнетичнi та магнiтнi властивостi квантових твердих тiл при низьких температурах - Автореферат

Національна академія наук України фізико-технічний інститут низьких температур ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукРобота виконана в Фізико-технічному інституті низьких температур ім. НАН України, доктор фіз.-мат. наук, професор, Слезов Віталій Валентинович, Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут", завідувач відділу доктор фіз.-мат. наук, професор, Адаменко Ігор Миколайович, Харківський національний університет ім. Каразіна, професор кафедри доктор фіз.-мат. наук, професор, Якуб Євген Соломонович, Одеський державний медичний університет, професор кафедри Захист відбудеться "17 "жовтня 2000 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.175.02 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. З дисертацією можно ознайомитись у бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім.Актуальність теми дисертаційної роботи визначається тим, що розглянуті в ній проблеми відносяться до таких розділів квантової теорії твердого тіла, фізики магнітних явищ i фізики низьких температур, які інтенсивно розвиваються i є на сьогодні найбільш перспективними. Поряд з рішенням суто теорфізичних задач значна частина змісту дисертації присвячена теоретичній інтерпретації ряду важливих ефектів низькотемпературної поведінки квантових систем (таких, наприклад, як температурні залежності теплоємності розчинів двохатомних молекул у матрицях отверділих інертних газів, теплові властивості i механізми еволюції гетерофазної субструктури твердих розчинів 3He-4He, що розпадаються, кінетика твердого водню з домішками, магнітна термодинаміка твердих двовимірних шарів 3He на графіті та ін.), які були детально вивчені в експерименті, але не мали ще задовільного теоретичного опису. Дисертаційна робота виконана згідно з тематичними планами досліджень, які велися i ведуться у відділі статистичних методів математичної фізики Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Головна мета дисертаційної роботи полягає у побудові i розвитку послідовної теорії термодинамічних, кінетичних i магнітних явищ у квантових твердих тілах, яка дозволяє адекватно описати спостережувані фізичні властивості цих систем при низьких температурах. Значна частина результатів роботи цілеспрямовано застосована для інтерпретації реальних експериментальних ефектів, які не мали до цього часу достатнього теоретичного обгрунтування, таких як теплові властивості кристалів типу N2, теплоємності слабких твердих розчинів N2(O2) - Ar(Kr) та сумішей ізотопів гелію, що розпадаються, теплопровідность розчинів Ne - p-H2 i o-H2 - p-H2, часів структурної релаксації розчинів 3He в 4He, теплоємності та магнітної сприйнятливості твердих моношарів 3He на графіті, а також залежності температури Неєля i критичної температури надпровідного переходу металооксидів від ступеня легування.У підрозділі 1.2 подано короткий огляд робіт, що містять розрахунки термодинамічних властивостей кристалів типу N2 у наближенні самоузгодженого поля (СУП) i запропонована модифікація зазначеного наближення, яка приводить до більш точної температурної залежності параметра порядку. Незважаючи на те, що СУП дає якісно вірну картину колективних ефектів орієнтаційного розупорядкування в системі, це наближення не враховує внесок кореляцій у динаміку лібраційного руху, що, у свою чергу, не дозволяє кількісно узгодити поведінку параметра порядку i теплоємності поблизу точки a - b переходу з даними експерименту. Обертальні ступені свободи двохатомних домішок заміщення в атомарних гратах приводять до появи низькотемпературних аномалій теплоємності i теплового розширення, що виявляються надзвичайно чутливими до концентрації домішок x i вже при дуже малих значеннях x демонструють нетривіальну температурну i концентраційну поведінку [2]. Аналіз температурних залежностей теплоємності слабких твердих розчинів двохатомних молекул (N2, CO) у матрицях інертних газів (Ar, Kr) [2], виконаний у рамках простої моделі, в якій домішка розглядається як ізольований твердий ротатор у кристалічному полі нерухомої матриці, показав, що спостережувані залежності не можуть бути інтерпретовані без припущення про істотне перенормування обертальної сталої B домішкової молекули й амплітуди кристалічного поля K. При переході ж до однорідного розчину (T > Ts) наближення СУП виявляється непридатним, оскільки домішкова теплоємність у цій області обумовлена деталями близького порядку в системі, тобто є чисто флуктуаційною.Основним підсумком досліджень, виконаних у дисертації, є отримані в ній нові теоретичні результати, які стосуються рішення широкого кола найбільш актуальних проблем сучасної квантової фізики твердого тіла, фізики магнітних явищ i фізики низьких температур.

2. Основний зміст дисертації