Was mich mit dem Ising-Modell verwirrt, ist die Behauptung, dass diese kleinen Magneten in der Nähe in die gleiche Richtung zeigen wollen. In die gleiche Richtung gerichtet, haben sie eine geringere Energie. Dies scheint im Widerspruch zu der Tatsache zu stehen, dass sich die Nordpole von Magneten gegenseitig abstoßen.
Kleine Magnete verhalten sich also anders als große Alltagsmagnete?
Aber dann heißt es, dass, wenn Sie zwei Elektronen nahe genug bringen, dass sie das Magnetfeld des anderen spüren können, dann, wenn Sie lange warten, ein Photon emittiert wird und sie in einen verschränkten Zustand geraten, so dass ihre Spins in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Dies scheint im Widerspruch zu der Behauptung zu stehen, dass kleine Magnete, die in die gleiche Richtung zeigen, eine geringere Energie haben.
Ich bin verwirrt. Es sieht einfach so aus, als gäbe es zwei Arten von kleinen Magneten, und die Nordpole der einen Art stoßen sich gegenseitig ab, und die Nordpole der anderen Art ziehen sich an. Was ist wirklich los?
Das Ising-Modell ist ein einfaches Modell, das nicht das Verhalten von Elektronen in einem realen Material beschreiben soll. Im Ising-Modell beeinflussen sich benachbarte Spins nur gegenseitig. Also wenn ist eine Drehung und ein nächster Nachbarspin ist, ist die Wechselwirkungsenergie für dieses Paar gegeben durch . Daraus können Sie ersehen, dass bei gleichen Spins das Produkt der ist positiv (plus eins in der üblichen Notation), und wenn sie unterschiedlich sind, ist das Produkt negativ (normalerweise als minus 1 angenommen). ist im Grunde die Größe der Wechselwirkungsenergie und wird normalerweise als positiv angenommen.
Wenn Sie das Minuszeichen oben beachten, können Sie sehen, dass ausgerichtete Spins in diesem Modell niedrigere Energien haben als antiausgerichtete Spins.
Die an diesem einfachen, aber interessanten Modell beteiligten Spins müssen nicht Elektronen sein. Somit ist der zweite Teil Ihrer Frage sowohl richtig als auch hat wenig oder nichts mit dem Ising-Modell zu tun.
Ich hatte die gleiche Neugier und dachte, wenn parallele Spins dazu neigen, sich anzuziehen, während sich antiparallele Spins abstoßen, muss es einen zusätzlichen Mechanismus geben, der mit Dipol-Dioplen-Wechselwirkungen konkurriert.
Es stellt sich heraus, dass mich logisches Denken in die richtige Richtung bringt. Ich fand heraus, dass die im Ising-Modell abstrahierte Spin-Spin-Wechselwirkung der quantenmechanische Effekt der Austauschkopplung ist. 1. Was die Austauschkopplung beschreibt, ist, dass, wenn die ungepaarten Elektronen zweier benachbarter Atome den gleichen Spin haben, die Elektronen einander abstoßen, daher ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Elektronen näher an ihren entsprechenden Kernen, und eine solche Ladungsverteilung verringert die Gesamtelektrostatik Energie. Daher sind Parallelspins von Elektronen energetisch stabiler, wenn man das Gesamtsystem einschließlich der Kerne betrachtet; 2. Elektronenspins tragen mehr zum Magnetismus von Materialien bei als der Drehimpuls von Elektronenbahnen. Daher enthält das Ising-Modell nur Spins und berücksichtigt parallele Spins, um sich gegenseitig anzuziehen.
Lupus Befreier
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