감쇄항이 없는 고전적인 Bloch 방정식의 정확한 해: 초기조건 의존성 (Exact Solutions of the Classical Bloch Equations without Damping Terms: Initial-condition Dependence)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 57권 / 1호 / 16 ~ 25페이지
· 저자명 : 오석근

초록

상호작용하지 않는 고전 스핀들에 회전 자기장이 걸려 있는 모델을
선택하여, 감쇄항이 없는 Bloch 방정식을 유도하였다. 그리고 이
방정식에서 자기화가 초기조건에 따라서 어떤 영향을 받는지를
조사하였다. 물리적으로 실현하기 쉬운, 완전 정렬상태, 완전 무질서
상태, 평형상태의 세 초기조건을 택하여 조사한 결과 비평형 자기화가
초기조건에 따라서 크게 영향을 받는것을 보았다.


구체적으로는 여러 크기의 가로방향 (transverse) 회전 자기장과 회전
각진동수에 대하여, 비평형 자기화가 초기조건에 크게 의존함을 보았다.
초기조건이 완전 무질서 상태인 경우에는 회전 자기장의 크기나
각진동수에 무관하게 자기화의 값이 0을 유지하였다. 그러나 초기조건이
완전 정렬상태인 경우에는 모든 조건아래서 자기화의 성분이 시간에
따라서 진동함을 보였다. 평형상태가 초기조건인 경우에 아주 낮은
온도에서는 완전 정렬상태가 초기조건인 경우와 비슷한 행태를 보였고,
그리고 아주 높은 온도에서는 완전 무질서 상태가 초기조건인 경우와
비슷한 행태를 보였다. 또한 z-축 정자기장에 비하여 작은 크기의 회전
자기장내에서는 공진 각진동수에서 비평형 자기화의 진동진폭이 놀랄
만큼 크게 증가함을 보았다.그렇지만, 정자기장과 가로방향 회전
자기장의 경쟁효과때문에 각진동수가 공진 각진동수보다 커지게 될
경우에 커다란 회전자기장에 대해서 단조적으로 진동폭이 증가하여
더이상 공진효과를 얻을 수 없음을 보았다.

영어초록

The classical Bloch equations without damping terms originating from
a model of noninteracting classical spins in a time-dependent
rotating magnetic field are investigated. The nonequilibrium
magnetization is calculated to see its dependence on the initial
conditions. We adopted three physically realizable, but different,
initial conditions, namely, completely ordered, completely
disordered, and equilibrium states, and we found a distinct
initial-condition dependence of the nonequilibrium magnetization.
For different magnitudes and angular frequencies of a transverse
rotating magnetic field, we found a distinct initial condition
dependence of the nonequilibrium magnetization. For the completely
disordered states as initial conditions, the magnetization remains
zero, irrespective of both the magnitude and the angular frequency
of the rotating field. For the completely ordered state as the
initial condition, all the components of the magnetization oscillate
as a function of time. For the equilibrium states as initial
conditions, at low temperatures, the nonequilibrium behaviors of the
components of the magnetization are similar to these for the
completely ordered initial state, whereas the nonequilibrium
behaviors of the components of the magnetization at high
temperatures are similar to that of completely disordered initial
states. Especially, for small rotating fields, compared to a static
field along the z-axis, the nonequilibrium magnetization shows a
remarkable increase in the oscillation amplitude at the resonance
frequency. However, due to the competition between the static field
and the rotating field, the oscillation amplitude increases
monotonically for large rotating fields as the angular frequency is
increased beyond the resonance angular frequency, so no resonance
phenomena will be seen.

참고자료

· 없음