Theory of Fluctuations in Superconductors (International Series of Monographs on Physics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Anatoly Larkin

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2005-03-17

价格:USD 200.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780198528159

丛书系列:

图书标签:

凝聚态物理
Superconductivity
Fluctuations
Condensed Matter Physics
Statistical Physics
Quantum Mechanics
Solid State Physics
Phase Transitions
Theoretical Physics
Physics
Monograph

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具体描述

This book presents a complete encyclopedia of superconducting fluctuations, summarising the last thirty-five years of work in the field. The first part of the book is devoted to an extended discussion of the Ginzburg-Landau phenomenology of fluctuations in its thermodynamical and time-dependent versions and its various applications. The second part deals with microscopic justification of the Ginzburg-Landau approach and presents the diagrammatic theory of fluctuations. The third part is devoted to a less-detailed review of the manifestation of fluctuations in observables: diamagnetism, magnetoconductivity, various tunneling characteristics, thermoelectricity, and NMR relaxation. The final chapters turn to the manifestation of fluctuations in unconventional superconducting systems: nanodrops, nanorings, Berezinsky-Kosterlitz-Thouless state, quantum phase transition between superconductor and insulator, and thermal and quantum fluctuations in weak superconducting systems. The book ends with a brief discussion on theories of high temperature superconductivity, where fluctuations appear as the possible protagonist of this exciting phenomenon.

磁性材料的涨落动力学与集体行为本书聚焦于凝聚态物理学中一个核心且迷人的领域：强关联电子体系中的磁性涨落及其导致的宏观物理现象。我们将深入探讨自旋系统如何偏离其基态，并在此过程中展现出复杂的、非平衡的动力学行为。本书旨在为读者提供一个理解磁性涨落如何塑造材料的电学、热学和输运性质的全面理论框架。第一部分：微观相互作用与统计力学基础本书始于对基本相互作用的梳理。我们首先回顾了描述电子间相互作用（特别是库仑排斥和交换作用）的关键模型，如Hubbard模型和更精细的密度泛函理论（DFT）方法在处理磁性材料中的局限性与应用。重点将放在如何将这些微观耦合转化为描述自旋自由度的有效哈密顿量，特别是使用J-K-K（Kitaev, Heisenberg, Ising）模型的变体来捕捉长程和短程磁相互作用。随后，我们引入了描述涨落的统计力学工具。重点介绍路径积分方法（Path Integral Formalism）在处理费米子-自旋耦合系统中的应用。这不仅包括标准的高温近似下的平均场理论（Mean-Field Theory），更深入探讨了如何利用随机时间演化（Stochastic Real-Time Evolution）方法来模拟量子涨落对体系动力学的影响。我们详细分析了高斯涨落展开（Gaussian Fluctuation Expansion）在接近临界点时如何失效，并引出了非微扰的数值计算方法，如蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulations）。波动与对称性破缺对称性破缺是磁性体系的标志。本书将用精细的笔触描绘朗道-金兹堡（Landau-Ginzburg）理论在磁相变中的应用，但我们的核心关注点在于自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）之后的动态恢复机制。特别地，我们将分析Goldstone模（Goldstone Modes）在有限尺寸或存在缺陷的体系中如何被“软化”或“冻结”，从而对磁性畴壁运动和磁弛豫产生决定性影响。第二部分：自旋波与低能激发在低温区域，磁性涨落主要以集体激发——自旋波（Spin Waves）的形式出现。本部分将详尽阐述斯托涅尔（Stoner）理论及其在描述铁磁体中的低能激发。我们建立了从微观哈密顿量到线性化自旋波色散关系的严格推导过程。磁性元激发（Magnons）的输运性质本书超越了传统的基于波矢的激发态描述，着重研究磁振子（Magnons）的输运行为。我们利用玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）来计算磁化率的温度依赖性，重点分析了以下关键散射机制： 1. 磁振子-自旋波散射（Magnon-Magnon Scattering）：如何导致磁激发谱的展宽和阻尼。 2. 磁振子-声子耦合（Magnon-Phonon Coupling）：在磁致伸缩效应和热电输运中扮演的角色。我们详细分析了 पारस्परिक（cross-talk）效应，即热梯度如何驱动磁化过程（磁热效应的逆过程）。此外，我们探讨了非共面磁结构中的磁拓扑激发（Magnetic Topological Excitations），例如斯格明子（Skyrmions）。本书将介绍如何利用拓扑不变量来描述这些结构，并分析外部电流或磁场如何驱动斯格明子的运动、湮灭与形成，这对于新型自旋电子器件的设计至关重要。第三部分：非平衡动力学与介观尺度效应现代实验技术（如飞秒激光泵浦探测）揭示了磁性体系在超快时间尺度上的复杂动态。本书的第三部分专注于非平衡态下的磁激发。超快去磁化过程我们分析了当材料吸收强脉冲激光能量时，电子系统与自旋系统之间的能量传递机制——超快自旋弛豫。重点讨论了双温度模型（Two-Temperature Model, 2TM）的局限性，并引入了更精细的菲利普斯-库姆（Phillips-Kummer）模型来描述电子-自旋耦合的动态过程。我们量化了时间反演对称性破缺对去磁化速率的影响。畴壁动力学与杂乱（Disorder）效应在实际材料中，晶体缺陷和杂质是不可避免的。这些杂乱势能（Disorder Potentials）对磁性涨落的抑制和引导作用是本部分的核心。我们采用了随机哈密顿量方法（Random Hamiltonian Approach）来研究磁畴壁的钉扎（Pinning）效应。详细分析了随机各向异性模型（Random Anisotropy Model）在描述非晶态或纳米结构磁性薄膜中的行为。特别关注在有限场强下，畴壁运动如何从经典的激活跳跃（Activation Hopping）过渡到量子隧穿（Quantum Tunneling）机制，以及这如何影响磁记录材料的稳定性。第四部分：交叉学科应用与前沿展望最后，本书将内容拓展至磁性涨落研究在多个前沿技术领域的应用： 1. 热自旋电子学（Thermo-spintronics）：利用自旋涨落驱动的能流（Magnon current）。我们探讨了如何通过调控边界条件来最大化自旋霍尔效应和逆自旋霍尔效应中的磁涨落贡献。 2. 量子计算中的噪声分析：将磁性涨落视为量子比特（Qubits）的潜在噪声源。我们分析了退相干时间（Coherence Time）如何受限于环境中的磁性杂散场和自旋波的随机散射。通过结合严格的理论推导、先进的数值模拟技术和对实验观测的深刻洞察，本书为高级研究生和研究人员提供了一套不可或缺的工具箱，以应对当前磁性材料领域中最为复杂和富有挑战性的涨落问题。