Renormalization Group Theory: Impact on Experimental Magnetism

تئوری امواج اسپین مغناطیس و نظریه ابررسانایی BCS نظریه‌های معمولی از زمان قبل از نظریه گروه‌های عادی سازی مجدد (RG) هستند. این دو نظریه فقط فعل و انفعالات اتمی را در نظر می گیرند و درجات انرژی آزادی جامد پیوسته (بی نهایت) را نادیده می گیرند. از زمان کار پیشگام کنت جی. ویلسون (جایزه نوبل فیزیک در سال 1982) می دانیم که جامد پیوسته با یک تقارن خاص مشخص می شود: تغییر ناپذیری با توجه به تبدیلات مقیاس طول. مرتبط با این تقارن، ذرات میدان خاصی با طیف تحریک مشخصه هستند. در جامدات دیامغناطیسی، اینها بوزون های معروف دبای هستند. این کتاب کار تجربی پنج دهه اخیر بر روی فیزیک حالت جامد را مرور می کند و به روشی پدیدارشناسانه نشان می دهد که دینامیک آهنرباهای مرتب و ابررساناهای معمولی به ترتیب توسط ذرات میدان جامد بی نهایت کنترل می شود و نه توسط مگنون ها و جفت های کوپر. در مورد آهنرباهای مرتب شده، ذرات میدان مربوطه را پس از گلدستون، سلام و واینبرگ، بوزون GSW و در مورد ابررساناها، ذرات میدان مربوطه را بوزون SC می نامند. می توان این بوزون ها را به ترتیب به عنوان امواج چگالی مغناطیسی یا امواج چگالی بار تصور کرد. تقاطع از برهمکنش‌های تبادل اتمی به برانگیختگی‌های جامد بی‌نهایت به این دلیل اتفاق می‌افتد که بوزون‌های GSW عموماً انرژی‌های تحریک کمتری نسبت به مگنون‌های اتمی دارند. با توجه به اصل ارتباط، دینامیک توسط تحریکات با کمترین انرژی اداره می شود. برهمکنش‌های اتمی غیر مرتبط با انرژی بالاتر عملاً برای دینامیک بی‌اهمیت هستند.

Spin wave theory of magnetism and BCS theory of superconductivity are typical theories of the time before renormalization group (RG) theory. The two theories consider atomistic interactions only and ignore the energy degrees of freedom of the continuous (infinite) solid. Since the pioneering work of Kenneth G. Wilson (Nobel Prize of physics in 1982) we know that the continuous solid is characterized by a particular symmetry: invariance with respect to transformations of the length scale. Associated with this symmetry are particular field particles with characteristic excitation spectra. In diamagnetic solids these are the well known Debye bosons. This book reviews experimental work on solid state physics of the last five decades and shows in a phenomenological way that the dynamics of ordered magnets and conventional superconductors is controlled by the field particles of the infinite solid and not by magnons and Cooper pairs, respectively. In the case of ordered magnets the relevant field particles are called GSW bosons after Goldstone, Salam and Weinberg and in the case of superconductors the relevant field particles are called SC bosons. One can imagine these bosons as magnetic density waves or charge density waves, respectively. Crossover from atomistic exchange interactions to the excitations of the infinite solid occurs because the GSW bosons have generally lower excitation energies than the atomistic magnons. According to the principle of relevance the dynamics is governed by the excitations with the lowest energy. The non relevant atomistic interactions with higher energy are practically unimportant for the dynamics.