电子在均匀磁场中的状态--对自旋的讨论之二

求得了在均匀磁场中的电子沿着磁场方向的动量、角动量分量和能量的共同本征态。计算了电子产生的磁矩,由此继续论证所谓的总磁矩和总角动量其实质是相对论性的轨道磁矩和轨道角动量的看法。     

对角动量算符的讨论——对自旋的讨论之三

从算符^／J的构成上证明,所谓的总角动量J实质上是相对论性的轨道动量,自旋是相对论性轨道角动量的一个组成部分。     

自旋不是轨道角动量的相对论效应——与许方官和高春媛商榷

对《大学物理》2000年第11期上发表的《氢原子的磁矩－对自旋的讨论之一》一提出了不同的看法，认为该错把相对论的流密度当成了非相对论的流密度，前不能在非相对论近似下过滤到后，在相对论情况下，自旋和轨道耦合在一起，不能互相独立，在非相对论情况下自旋独立于轨道运动而存在；因而，自旋不是轨道角动量的相对论效应。     

电子自旋不是轨道角动量的相对论效应

根据氢原子的相对论性环电流密度jψ的表示式，指出由该jψ给出的氢原子磁矩公式必然涉及电子自旋磁矩，电子自旋不是轨道角动量的相对论效应。     

相对论性无自旋氢原子的散射态

研究获得了相对论性无自旋氢原子散射态的精确解,给出了精确的相移表达式和按"k/2π标度"归一化的散射态的径向波函数,讨论了散射振幅的解析性质 .     

基于外尔半金属WTe2的自旋-轨道矩驱动磁矩翻转

外尔半金属WTe₂有强自旋轨道耦合且能产生新奇非常规面外极化的自旋流,是近几年的新兴热点.同时WTe₂还具有高的电荷-自旋转换效率,能在无外磁场辅助的情况下实现垂直磁矩确定性的翻转,这对于高密度集成低功耗磁随机存取存储器至关重要.本文回顾了近几年WTe₂与铁磁层组成异质结构中自旋轨道矩研究的最新进展,包括用不同方法制备的WTe₂ (例如机械剥离和化学气相沉积)与铁磁层(例如FeNi和CoFeB等)、二维磁体(例如Fe₃GeTe₂等)组成异质结的自旋轨道矩探测和磁矩翻转的电调控研究进展.最后,对相关研究的发展提出展望.     

核子自旋的来源

在美国Thomas Jefferson国家加速器装置(Jlab)上工作的一个研究组确定了质子中夸克自旋的取向．简单地讲，自旋可以看作是指向一定方向并具有一定强度的微小的磁棒，有关夸克自旋的信息可以提供在核子中夸克如何分布的细节．     

使用超冷原子模拟自旋-轨道耦合

在量子力学系统中,粒子均具有内部的自旋角动量.它可以是本征的（例如,电子的自旋角动量或质子、中子的自旋角动量）,也可以是本征（在原子的情况下,分别来自电子以及核子的自旋角动量）与轨道角动量（在原子中,电子绕原子核转动的轨道运动）的结合.在原子核产生的静电场中,或是在固体的晶体电场中     

垂直自由层倾斜极化层自旋阀结构中的磁矩翻转和进动

在理论上研究了垂直自由层和倾斜极化层自旋阀结构中自旋转移矩驱动的磁矩翻转和进动.通过线性展开包括自旋转移矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程并使用稳定性分析方法,得到了包括准平行稳定态、准反平行稳定态、伸出膜面进动态以及双稳态的磁性状态相图.发现通过调节电流密度和外磁场的大小可以实现磁矩从稳定态到进动态之间的转化以及在两个稳定态之间的翻转.翻转电流随外磁场的增加而增加,并且受自旋极化方向的影响.当自旋极化方向和自由层易磁化轴方向平行时,翻转电流最小;当自旋极化方向和自由层易磁化轴方向垂直时,翻转电流最大.通过数值求解微分方程,给出了不同磁性状态磁矩随时间的演化轨迹并验证了相图的正确性.     

化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.     

光自旋霍尔效应及其研究进展

光束在经过非均匀介质后,自旋角动量相反(左、右旋圆偏振)的光子在垂直于入射面的横向相互分离,造成光束的自旋分裂,这种现象叫做光自旋霍尔效应.它类似于电子系统中的自旋霍尔效应:自旋光子扮演自旋电子的角色,而折射率梯度则起外场作用.光自旋霍尔效应为操控光子提供了新的途径,在纳米光学、量子信息和半导体物理方面具有重要的应用前景;同时由于它与凝聚态和高能物理中的带电粒子自旋霍尔效应有高度的相似性和共同的拓扑根源,所以又为测量自旋霍尔效应这类弱拓扑现象提供了独特而又方便的机会.文章简单介绍了光自旋霍尔效应,并总结了近几年国内外的研究进展.     

x射线磁性圆二色吸收谱分析Co膜厚度对原子磁矩和自旋磁矩的影响

利用软x射线磁性圆二色吸收谱(XMCD)研究了Si衬底上沉积的不同厚度的Co膜的轨道磁矩和 自旋磁矩.样品是磁控溅射方法制备的，膜的厚度分别是2nm,10nm和30nm，并在表面覆盖0.8 —1nm厚的金膜防止样品的氧化.根据XMCD求和定则计算得到的轨道磁矩和自旋磁矩分别是0. 249—0.195μ_B(玻尔磁子)和1.230—1.734μ_B.随着膜厚的减小，C o原子的轨道磁矩增加，而自旋磁矩下降.轨道磁矩与总磁矩的比值由0.101上升至0.168，即 2nm膜中Co原子的轨道磁矩对总磁矩的贡献比30nm膜中Co原子的大了83%. 关键词： x射线磁性圆二色 磁性薄膜 轨道磁矩和自旋磁矩 厚度效应     

The anomalous magnetic moment of the electron

The value of the electron's magnetic moment is a fundamental quantity in physics. Its deviation from the value expected from Dirac theory has given enormous impetus to the field of quantum theory and especially to quantum electrodynamics (QED) as the relativistic quantum field theory of electrodynamics. In fact, the measured values both for free and for bound electrons are explained by corresponding QED calculations on the part per trillion and part per billion level of accuracy, respectively. This agreement is amongst the best known in physics today. In turn, it allows highly precise determinations of related fundamental constants like the fine structure constant α or the electron mass. The present article discusses the application of the continuous Stern–Gerlach effect to the precise measurement of magnetic moments, especially of the electron bound in highly charged ions and possible tests of calculations in the framework of QED of bound states. Also, a test of QED in a more general approach by the comparison of values for the fine structure constant derived from different measurements, will be discussed.     

运动介质的电偶极矩与磁矩

在推导出介质的极化强度与磁化强度的坐标变换公式的基础上,分析导出了运动介质的电偶极矩与磁矩.     

The physics of helical electron beam in a uniform magnetic field as a testing ground of gauge principle

According to Bliokh et al., allowing free propagation along the direction of a uniform magnetic field, the familiar Landau electron state can be regarded as a non-diffracting version of the helical electron beam propagating along the magnetic field. Based on this observation, they argued that, while propagating along the magnetic field, the Landau electrons receive characteristic rotation with three different angular velocities, depending on the eigen-value m of the canonical OAM operator, which is generally gauge-variant, and this splitting was in fact experimentally confirmed. Through complete analyses of highly mysterious m-dependent rotational dynamics of the quantum Landau states, we try to make clear how and why their observation does not contradict the widely-believed gauge principle.     

Electrodynamics of spin currents in superconductors

In recent work we formulated a new set of electrodynamic equations for superconductors as an alternative to the conventional London equations, compatible with the prediction of the theory of hole superconductivity that superconductors expel negative charge from the interior towards the surface. Charge expulsion results in a macroscopically inhomogeneous charge distribution and an electric field in the interior, and because of this a spin current is expected to exist. Furthermore, we have recently shown that a dynamical explanation of the Meissner effect in superconductors leads to the prediction that a spontaneous spin current exists near the surface of superconductors (spin Meissner effect). In this paper we extend the electrodynamic equations proposed earlier for the charge density and charge current to describe also the space and time dependence of the spin density and spin current. This allows us to determine the magnitude of the expelled negative charge and interior electric field as well as of the spin current in terms of other measurable properties of superconductors. We also provide a `geometric' interpretation of the difference between type I and type II superconductors, discuss how superconductors manage to conserve angular momentum, discuss the relationship between our model and Slater's seminal work on superconductivity, and discuss the magnitude of the expected novel effects for elemental and other superconductors.     

氢及类氢离子光谱精细结构理论计算的改进

原子光谱数据是研究原子结构的重要参数,氢及类氢离子是原子物理和量子力学研究的理想体系.通过对氢及类氢离子光谱精细结构数据的研究发现,需要对Dirac提出的有关理论公式进行改进.本文在考虑了电子的自旋角动量与轨道角动量的耦合作用后,通过对Bohr理论中的电子运动角动量的修改,推导出单电子体系的电子速度公式,结合对Schr dinger的原子轨道能级表达式相对论效应修正,从而得出本文的氢及类氢离子光谱精细结构值的理论计算公式,应用此改进公式,所得的计算值与实验观测值符合得很好,计算结果也反映了氢及类氢离子光谱精细结构数据变化的规律性.