Динамические солитоны в ферромагнетике со спином S = 1

Анотація

Построена квазиклассическая теория спиновой динамики для ферромагнетика со спином S =1при учете изотропного обменного взаимодействия. Для такого ферромагнетика в основном состоянии квантовое среднее значение спина на узле m принимает свое максимальное значение, но в динамике существенно проявляются эффекты квантового сокращения спина. Однако для таких ферромагнетиков существует особый класс спиновых колебаний, в которых m сохраняет свое направление, но существенно изменяется по длине. Такие возбуждения отсутствуют для обычных гейзенберговских ферромагнетиков, описание которых базируется на уравнении Ландау-Лифшица или на обычном спиновом гамильтониане Гейзенберга. Аналитически в континуальном приближении и численно получены спиновые возбуждения с конечной энергией, или солитоны, которые можно рассматривать как связанные состояния большого числа магнонов N. Найдена зависимость энергии солитона E(P,N) с заданным числом связанных магнонов от его импульса P. Континуальное приближение дает хорошее описание солитонов в той области параметров, в которой намагниченность в солитоне существенно отличается для соседних узлов решетки, и эффекты дискретности должны быть значительны.