Nuclear magnetic and quadrupole moments, origin of
electric and magnetic fields at nuclei of atoms
of condensed matter (CM), hyperfine splitting and
its use in CM studies (nuclear magnetic resonance,
Moessbauer effect). Spontaneous order of nuclear
moments, van Vleck systems, nuclear adiabatic
demagnetization, 'negative' temperatures.
Last update: T_KFNT (02.05.2003)
Jaderné magnetické a kvadrupólové momenty, původ elektrického a magnetického pole na jádrech atomů v kondenzovaných látkách (KL), hyperjemné štěpení hladin a jeho využití ke studiu KL (jaderná magnetická rezonance, Moessbauerův jev). Spontánní uspořádání jaderných momentů, van vleckovské systémy, jaderná adiabatická demagnetizace, 'záporné' teploty.
Aim of the course -
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
After passing the lecture students will gain detailed knowledge about physical principles of hyperfine interactions in solids as well as basic knowledge how to derive parameters (strength) of such interactions from the electronic structure of solids. Furthermore, students will be introduced to the subject of Van Vleck systems, where the crystal field plays an important role, and hyperfine-enhanced nuclear magnetism in such systems. The ordering of nuclear moments will be demonstrated for the case of the PrNi5 compound.
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
Po absolvování přednášky studenti získají detailní znalosti o fyzikálních principech hyperjmených interakcí v pevných látkách a rovněž tak základní znalosti o tom, jak odvodit parametry či velikost takových interakcí z elektronové struktury pevných látek. Dále budou studenti uvedeni do tematiky Van Vleckovských systémů, kde hraje podstatnou roli krystalové pole, a hyperjemně zesíleného jaderného magnetismu v takových systémech. Uspořádání jaderných momentů bude demonstrováno na případu sloučeniny PrNi5.
Course completion requirements -
Last update: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)
oral exam
Last update: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)
ústní zkouška
Literature -
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
E.N. Kaufmann, R.J. Vianden: The electric field gradient in noncubic metals, Reviews of Modern Physics 51 (1979) 161
T.P. Das: Calculation of magnetic and electric hyperfine fields in metals, Physica Scripta 11 (1975) 121
J. Kuriplach, J. Šebek, R.M. Mueler: Calculation of magnetic properties and specific heat for the nuclear enhanced ferromagnet PrNi5, Journal of Low Temperature Physics 120 (2000) 401
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
E.N. Kaufmann, R.J. Vianden: The electric field gradient in noncubic metals, Reviews of Modern Physics 51 (1979) 161
T.P. Das: Calculation of magnetic and electric hyperfine fields in metals, Physica Scripta 11 (1975) 121
J. Kuriplach, J. Šebek, R.M. Mueler: Calculation of magnetic properties and specific heat for the nuclear enhanced ferromagnet PrNi5, Journal of Low Temperature Physics 120 (2000) 401
Teaching methods -
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
lecture
Last update: KFNTJKU/MFF.CUNI.CZ (16.04.2008)
přednáška
Requirements to the exam -
Last update: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)
Oral exam will include questions covering topics presented in lectures during semester.
Last update: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)
Zkouška probíhá ústní formou v rozsahu témat, která byla prezentována na přednášce.
Syllabus -
Last update: T_KFNT (23.05.2003)
Basic properties of nuclei, origin of the nuclear magnetic and quadrupole moments, multipole expansion.
Electric field at nuclei in condensed matter, its origin and interaction with nucleus, interaction Hamiltonian, the role of the symmetry of nuclear environment.
Magnetic field at nuclei in condensed matter, its origin and interaction with nucleus, interaction Hamiltonian, interaction of nucleus with the orbital and spin electron moments.
Calculation of nuclear energy levels for simple interaction Hamiltonians.
Hyperfine splitting of nuclear levels and its use in condensed matter studies, nuclear magnetic resonance, Mössbauer spectroscopy and other experimental methods.
Examples of usage of 'hyperfine methods.' Possibilities of calculation of hyperfine parameters from first principles.
Interactions among nuclear moments, their spontaneous ordering and its experimental detection.
Crystal field (CF), singlet CF ground state, van Vleck systems, hyperfine enhanced nuclear magnetism.
Nuclear adiabatic demagnetization, 'negative' temperatures. Examples of systems with nuclear ordering.
Last update: T_KFNT (23.05.2003)
Základní vlastnosti jader, původ magnetického a kvadrupólového momentu jader, multipólový rozvoj.
Elektrické pole na jádře v kondenzovaných látkách, jeho původ a interakce s jádrem, interakční hamiltonián, role symetrie okolí jádra.
Magnetické pole na jádrech v kondenzovaných látkách, jeho původ a interakce s jádrem, interakční hamiltonián, interakce jádra s orbitálním a spinovým momentem elektronu.
Výpočet energetických hladin jádra pro jednoduché interakční hamiltoniány.
Hyperjemné štěpení jaderných hladin a jeho využití ke studiu kondenzovaných látek, jaderná magnetická rezonance, Mössbauerova spektroskopie a další experimentální metody.
Příklady použití 'hyperjemných metod.' Možnosti výpočtu hyperjemných parametrů z prvních principů.
Interakce mezi jadernými momenty, jejich spontánní uspořádání a jeho experimentální detekce.
Krystalové pole (KP), singletní základní stav KP, van Vleckovské systémy, hyperjemně zesílený jaderný magnetismus.
Jaderná adiabatická demagnetizace, 'záporné' teploty. Příklady systémů s jaderným uspořádáním.