线性磁场作用下一维铁磁链孤子性质研究

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一直以来,物质的磁性性质在凝聚态物理学中都有着很多重要的研究成果。拥有自旋相互作用的一维铁磁链系统可以激发自旋波,在进一步考虑高阶的非线性相互作用时,它可以激发出孤子,这也是低维磁性材料在凝聚态物理中关注的热点之一。由此还有推广到考虑引入其它相互作用后的孤子激发研究,得到了各种不同特性的孤立子解,体现出低维磁性材料中非线性激发的丰富性。  孤子作为非线性物理学中的一个重要研究对象,已经在物理学的各个领域被广泛研究、应用。孤子的数学来源是非线性微分方程,通过精确求解或数值求解非线性方程能够得到各种各样的孤子解。目前,人们发现了有可控孤子或称非自洽孤子存在的物理体系。该体统产生的非自洽孤子通常存在于非均匀介质中或者被激发的孤子受到外场的作用,破坏了体系的某种对称性,从而产生了更多的特性。在数学上,它来源于具有交系数的非自洽非线性方程。这种孤子目前已在等离子体、非线性光学和玻色-爱因斯坦凝聚等非线性激发中发现。  本论文的工作主要是通过围绕一维铁磁链的孤子激发与非自洽孤子的求解及性质展开的,所取得的具体成果如下:  (1)类比行波法求解非线性方程,运用了扩展行波法寻找非自洽非线性(变系数)方程的单孤子解析解。  (2)在一维铁磁链中,通过引入线性磁场,并分别考虑三种不同的相互作用情况,导出了系统的三个变系数的非自洽非线性运动方程。它们都能运用扩展行波法求解并且得到非自洽孤子解。由此说明在一维铁磁系统中同样能有非自洽孤子产生。  (3)三种不同相互作用导出的孤子解各有不同,但他们均有一些共同点:首先是线性磁场的引入均没有破坏这三种孤子的存在与稳定传播,其次是孤子的波形并没有受到线性磁场的影响,仅随其所考虑的非线性相互作用不同而不同。再者,孤子的运动状态与无磁场时相比,发生了改变,变为作匀变速运动,且其加速度与线性磁场有关,从而使得加入线性磁场后一维铁磁链激发的孤子“受控”。最后,孤子在空间的能量分布也发生了变化,但孤子传播的总能量都并没有受线性磁场的影响而改变。综上说明引入线性磁场后,一维铁磁链通过非线性相互作用所激发的孤子特性变得更加丰富。
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