Мюонный метод исследований в физике твердого тела

• Автор: Селиванов, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 c. : ил

Глава I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬШЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА МЮОНШМ МЕТОДОМ

1.1. Постановка экспериментов

1.2. Электромагниты

1.3. Криостаты и измерение температуры

1.4. Регистрирующая аппаратура

1.5. Заключение

Глава 2. ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ДИФФУЗИЯ МЮОНА В МЕТАЛЛАХ

2.1. Расчеты дипольной релаксации спина мюона, локализованного в кристалле *>

2.2. Дипольная релаксация при диффузии мюона

по кристаллу

2.3. Механизмы диффузии мюона
2.4. Экспериментальное изучение дипольной релаксации
и диффузии мюона в металлах
2.4.1. Характеристики использованных металлов
2.4.2. Обработка экспериментальных результатов
2.4.3. Температурные зависимости скорости релаксации спина мюона
2.4.4. Зависимости скорости дипольной релаксации спина мюона от внешнего магнитного поля
2.5. Обсуждение полученных результатов
2.5.1. Деформация кристаллической решетки металла примесным мюоном
2.5.2. Механизмы диффузии мюона в металлах
2.5.3. Заключение

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ СВЕРХПРОВОДНИКОВ МЮОННЫМ МЕТОДОМ
3.1. Введение
3.2. Исследование промежуточного состояния
в сверхпроводящем свинце
3.3. Исследование сверхпроводящего состояния в ниобии
3.4. Исследование сверхпроводящего состояния V$6a,
Глава 4. МЮОННЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ И МАГНИТШХ ФАЗОШХ ПЕРЕХОДОВ
4.1. Мюонный метод в ферромагнетиках
4.1.1. Магнитное поле на мюоне в ферромагнетике
4.1.2. Экспериментальные результаты
4.1.3. Обсуждение полученных результатов 14°
4.2. Изучение фазовых переходов в редкоземельных
металлах
4.2.1. Мюонная прецеооия в редкоземельных
металлах
4.2.2. Экспериментальные результаты
4.2.3. Обсуждение полученных результатов
Глава 5. АТОМ МЮОНИЯ В ВЕЩЕСТВЕ
5.1. Зависимость поляризации мюона от времени при образовании атома мюония в веществе
5.2. Точное определение частоты сверхтонкого расщепления атома мюония в кварце
5.3. Мюоний в полупроводниках
5.4. Сверхтонкие поля на мюоне в металлах
5.5. Заключе ни е
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение I. РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ВЕЩЕСТВА, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ МЮОНА
Приложение П. СРАВНЕНИЕ МЮОННОГО МЕТОДА С ДРУГИМИ
МЕТОДАМИ ИЗУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА
'ЛИТЕРАТУРА

Мюонный метод изучения вещества начал развиваться после открытия в 1937 году явления несохранения четности в распаде.
Мюонный метод основан на том, что электромагнитные взаимодействия спина положительного мюона с веществом могут быть экспериментально обнаружены по их влиянию на временную зависимость коэффивден -та асимметрии позитронов е4 распада. Уже в первых экспериментах по определению параметров рН-ь е4" распада с помощью фотоэмульсий было показано, что благодаря взаимодействиям спина мюона с веществом, параметр ^ асимметрии интегрального по энергиям углового распределения позитронов М+-?е+ распада намного меньше предсказанного А теорией значений §, = I. Теоретики ИАЭ им. й.В.Курчатова предложили для объяснения этого явлени мюо-ниевую теорию деполяризации спина ^ мезона в веществе. Согласно этой теории, при достижении мюоном скоростей атомарных электронов, в веществе образуется водородоподобный атом мюония Деполяризация спина мюона в этой модели происходит из-за сверх -тонкого взаимодействия спинов мюона и электрона в атоме(^и*е~). Время Т0 деполяризации мюоиного спина характеризуется сверх -тонким полем Но'* 1,6 кЭ и составляет - 1сН'0 с
( Ш0 - частота сверхтонкого расщепления, сиа ** Но )» что естественно объясняет малую величину коэффициента асимметрии £ , измеряемую за время ~ 2,2.КГ6 сек жизни мюона. Значение >0 объясняется вступлением атома (^4е') за короткое время V~ в химическую реакцию с образованием диамагнитного соединения. В мюо-ниевой теории деполяризация, обусловленная сверхтонким взаимодействием, должна подавляться внешним магнитным полем Н , коллине-арным первичной поляризации мюонов, цри значениях Не * В экспериментах о фотоэмульсиями было показано, что в магнитных полях И > Ю кЭ параметр ^ возрастает, но его величина остается существенно меньшей значения =1. Такое поведение коэффициен-

Указанные в табл. I пределы значений А , V и обусловлены различными значениями постоянных решетки реальных металлов и местом локализации ( 0 или Т7 пора) примесной частицы. Обычно поСО О
верхностная концентрация дефектов в металлах ~ 10 -10 см-'0, а в

лучших образцах достигает 10 см . Из табл. I видно, что условия для наблюдения когерентного состояния гораздо более благоприятны для мюона, чем для протона.
Приведенные в табл. I оценки сделаны для наиболее благоприятного случая, когда примесная частица не деформирует кристаллическую ячейку. Влияние деформации решетки (поляронный зффект) на когерентное движение при Т= Д » когерентное состояние разрушается и частица локализуется в решетке.
Разрушение когерентного состояния под действием фононов было проанализировано в /50/, Авторы рассмотрели случай, когда примесная частица не искажает ячейку кристалла. В этом приближении температура , при которой разрушается когерентное состояние, равна: у
где Од - температура Дебая кристалла. Для мюона т.е. когерентное состояние существует в широком интервале температур. Частота туннелирования с ростом температуры уменьшается в диэлектрике по закону
у Т7 # (зо)
В металле основую роль играют столкновения с электронами проводимости и