ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие автора к английскому изданию из "Ядерный магнетизм " В наши дни у людей существует странное мнение, что будто бы всему можно научиться, слушая лекции. Между тем я не могу признать, что лекции приносят такую же пользу, как чтение тех книг, по которым составлены эти лекции. [c.8] После первого успешного детектирования сигналов ядерного резонанса в 1945 г. ядерпый магнетизм интенсивно изучался па протяжении пятнадцати лет и до сих пор исследования еще не имеют тенденции к сокращению. Кроме первого и очевидного применения для измерения величины ядерных моментов, ядерный резонанс стал основным орудием изучения тончайших свойств большинства веществ. Структура молекул, скорости реакций и химическое равновесие, химические связи, кристаллические структуры, внутренние движения в твердых телах и в жидкостях, электронные плотности в металлах, сплавах и полупроводниках, внутренние поля в ферромагнитных и антиферромагнитных веществах, плотности состояний в сверхпроводниках, свойства квантовых жидкостей — вот некоторые из тех вопросов, для которых ядерный магнетизм позволил получить специфичную и детальную информацию. [c.8] Подробное изучение процессов ядерной релаксации в сочетании с электронным парамагнитным резонансом привело к разработке оригинальных методов ориентирования ядер, которые могут в ближайшем будущем открыть новые экспериментальные возможности в ядерной физике и в физике низких температур. [c.8] При более глубоком подходе изучение систем ядерных спинов ставит перед статистической механикой и теорией необратимых процессов ряд задач, которые достаточно просты, чтобы позволить найти четкое и недвусмысленное решение как теоретически, так и экспериментально, и в то же время достаточно сложны, чтобы быть далеко не тривиальными. Так, например, понятие отрицательной температуры, носившее ранее чисто академический характер, получило полное физическое истолкование в ядерном магнетизме. Таким же образом установление теплового равновесия между системой (система спинов) и термостатом (решетка) может быть исследовано теоретически и экспериментально более полно, чем это обычно возможно в других областях физики. [c.8] По поводу содержания книги можно сделать следующие замечания. Экспериментальные методы обсуждаются очень кратко и только в общих чертах. Отсутствие места и недостаточная компетентность заставили автора отказаться от сколько-нибудь подробного описания используемой экспериментальной аппаратуры. Можно только надеяться, что настоятельная потребность в монографии, посвященной этим проблемам, будет удовлетворена в будущем. [c.9] В книге отсутствуют таблицы важных физических констант, таких, как ядерные моменты, постоянные квадрупольного взаимодействия, химические сдвиги, времена релаксации и постоянные спин-спинового взаимодействия. Затрата труда на составление таких данных, ограниченность объема книги, а также опасность ее старения — все это привело автора к мысли, что значительно более подходящим местом для публикации таких данных являются обзорные статьи. По той же причине кажется невозможным и нежелательным приводить обширную библиографию опубликованных работ в области ядерного магнетизма, число которых к моменту написания книги превышает 2000 и непрерывно увеличивается. [c.9] Выбор ссылок, сделанных в книге, был произведен на основании следующих соображений. Автор исходил из того, что в книге в отличие от статьи нет необходимости везде делать ссылки на первоисточники и что привилегия и действительная задача автора состоит в объединении вкладов различных исследователей в данной области, а также их видоизменение в соответствии с точкой зрения автора. Однако справедливости ради нужно совершенно четко разъяснить, что ссылки, данные в каждом случае, не обязательно рассматриваются автором как самые оригинальные или самые важные в данной области, а скорее как удобные источники информации в дополнение той, которая дана в книге. Например, важная работа Кубо и Томита, которая оказала на автора очень большое влияние, не цитируется, так как ее содержание излагается достаточно детально. В результате ссылка на эту оригинальную статью оказывается менее полезной для читателя, чем ссылка на какую-либо другую, возможно, не столь важную работу. При таких обстоятельствах ясно, что именной алфавитный указатель не служил бы полезным целям и поэтому он не был составлен. [c.9] В заключение остановимся на вопросе, какую категорию читателей я имел в виду при написании настоящей книги. Это трудный вопрос, частично ответить на который можно, сказав, какой тип книги хотелось мне написать. Я намеревался сделать для ядерного магнетизма то, что Ван-Флек в свое время сделал для теории электрической и магнитной восприимчивости книгой, которая и через тридцать лет после издания сохранила свою актуальность. Если бы это удалось хотя бы частично, то я был бы вполне удовлетворен. [c.9] И сотрудникам, особенно членам нашей группы в Сакле и нашим гостям из-за границы. Однако я хотел бы особенно поблагодарить моего хорошего друга Ионеля Соломона, который терпеливо посвяш ал меня в тайны синхронного детектора и который был настолько добр, что приготовил несколько прекрасных фотографий для иллюстрации этой книги. [c.10] План книги и содержания многих глав выиграли от помош и и советов проф. Р. Паунда больше, чем я могу выразить словами. Хотя я несу полную ответственность за книгу в целом, в ней легко увидеть его влияние. Он может быть уверен в моей глубокой признательности. [c.10] Предмет настоящей книги составляют магнитные свойства ансамблей, состоящих из большого числа атомных ядер. Их коллективные макроскопические магнитные свойства мы будем называть термином ядерный магнетизм по аналогии с термином электронный магнетизм для ансамблей электронов. Существенно, что именно коллективный подход отличает как теорию, так и эксперимент в области собственно ядерного магнетизма от других исследований ядерных моментов. [c.11] Ядра многих атомов в основном состоянии имеют отличный от нуля спиновый момент количества движения 1К (целый или полуцелый в единицах Ь) 11 коллинеарный с ним дипольный магнитный момент х = уЬ1, За немногими исключениями, порядок величины этих моментов лежит в пределах 10 —10 магнетонов Бора. Именно благодаря существованию таких моментов возникает ядерный магнетизм. Не пытаясь проводить подробную параллель между ядерным и электронным магнетизмом, можно отметить основное различие между ними. Из трех обычных видов магнетизма, а именно ферромагнетизма (или антиферромагнетизма), диамагнетизма и парамагнетизма, в ядерном магнетизме представляет интерес только последний. Напомним, что ферромагнетизм может возникнуть, когда произведение температуры образца Т на постоянную Больцмана к (т. е. кТ) становитюя сравнимым с энергией взаимодействия между спинами. Сильное обменное взаимодействие электростатического происхождения, способствующее возникновению электронного ферромагнетизма,, в случае ядерного магнетизма отсутствует. Вследствие малости величины ядерных моментов магнитное взаимодействие между ними таково, что для возникновения ядерного ферромагнетизма (или антиферромагнетизма) необходима температура порядка °К и даже меньше. Это условие делает ядерный ферромагнетизм предметом исследований, находящихся за пределами экспериментальных возможностей (по крайней мере в настоящее время). Ядерную аналогию электронного диамагнетизма, т. е. магнетизма, обусловленного ларморовской прецессией электронных зарядов во внешнем магнитном поле, нелегко себе представить. Разумно ожидать, что по крайней мере в обычном веществе ядерный диамагнетизм будет совершенно незначительным. [c.11] Таким образом, остается ядерный парамагнетизм. В то время как для электронного парамагнетизма вклад от орбитального движения связанных электронов велик, ядерный парамагнетизм орбитального типа в веществе пренебрежимо мал (см. гл. VI). Поэтому в последующем мы будем рассматривать только парамагнетизм, обусловленный наличием ядерных спинов. [c.11] Здесь хо— статическая ядерная восприимчивость. Пропорциональность между Хо и ЦТ представляет собой хорошо известный закон Кюри. [c.12] Вернуться к основной статье