Modelo de Ising

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Ising's model creates an iterative algorithm to solve the problem of permanent magnetization. A simplified version is shown in this chapter. The real one, which was Ising's thesis, shows that a one-dimensional chain cannot maintain a magnetic field without permanent magnetization. However, it is also the problem for a two-dimensional system and shows that in that case there is permanent magnetization.

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ID:(540, 0)



Modelo de Ising

Description

Ising's model creates an iterative algorithm to solve the problem of permanent magnetization. A simplified version is shown in this chapter. The real one, which was Ising's thesis, shows that a one-dimensional chain cannot maintain a magnetic field without permanent magnetization. However, it is also the problem for a two-dimensional system and shows that in that case there is permanent magnetization.

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$H$
H
Campo magnético
kg/C s
$H_i$
H_i
Campo magnético de Ising
kg/C s
$H_{eff}$
H_eff
Campo magnético efectivo
kg/C s
$H_0$
H_0
Campo magnético externo
kg/C s
$\bar{H}$
mH
Campo magnético medio
kg/C s
$J$
J
Constante de acoplamiento
kg m^2
$k_B$
k_B
Constante de Boltzmann
kg m^2/s^2 K
$E$
E
Energía total
J
$\beta$
beta
Factor $\beta$
C m^2/s
$N$
N
Números de partículas
-
$n$
n
Números de vecinos con que existe interacción
-
$\gamma$
gamma
Radio giroscópico
C/kg
$S_j$
S_j
Spin de la partícula $j$
kg m^2/s
$S_k$
S_k
Spin de la partícula $k$
kg m^2/s
$\bar{S}$
mS
Spin medio
kg m^2/s
$\bar{S}_i$
mS_i
Spin medio, iteración $k$
kg m^2/s
$\bar{S}_{i+1}$
mS_i1
Spin medio, iteración $k+1$
kg m^2/s
$T$
T
Temperatura
K
$T_i$
T_i
Temperatura de Ising
K

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 

Symbol
Equation
Solved
Translated

Calculations

Symbol
Equation
Solved
Translated

 Variable   Given   Calculate   Target :   Equation   To be used



Equations


Examples

Uno de los problemas de calcular la funci n partici n es el hecho que los spins est n en forma de vectores. Una simplificaci n, que se denomina el modelo de Ising, es reemplazar el producto punto por una simple multiplicaci n de las componentes \hat{z} de los vectores. Si adicionalmente existe un flujo magn tico H la energ a del sistema sera con de la forma

$ E =- g\gamma H \displaystyle\sum_{ j = 1}^ N S_j -2 J \displaystyle\sum_{ j =1}^ N \displaystyle\sum_{ k = 1}^ n S_j S_k $

(ID 3915)

Para poder calcular la energ a se puede introducir el concepto de campo medio para el m-esimo spin. Para ello basta sumar solo en los z vecinos m s pr ximos obteni ndose para el spin j la energ a\\n\\n

$E_j=-g\gamma H S_j-2J\displaystyle\sum_{k=1}^n S_jS_k$

\\n\\nen donde la energ a total es\\n\\n

$E=\displaystyle\sum_{j=1}^N E_j$

\\n\\nLa energ a del j-esimo spin se puede escribir en funci n de un campo efectivo\\n\\n

$E_j=-g\gamma H_{eff}S_j$



con el campo efectivo con

$ H_{eff} = H +\displaystyle\frac{ J }{2 g \gamma }\sum_{ k =1}^ n S_k $

(ID 4836)

En el caso de equilibro t rmico los spines del ferro-magneto tendr n un spin promedio igual a\\n\\n

$\bar{S}=\displaystyle\frac{e^{\beta g\gamma \bar{H}}-e^{-\beta g\gamma \bar{H}}}{e^{\beta g\gamma \bar{H}}+e^{-\beta g\gamma \bar{H}}}$



ya que pueden tener el spin ya sea en posici n up (+1) o down (-1). Escribiendo los exponenciales en funci n de la funci n hiperb lica se tiene que el spin medio es con

$ \bar{S} =\tanh( \beta g \gamma \bar{H} )$

(ID 4837)

Si se aproxima el campo medio es con campo magnético efectivo $kg/C s$, campo magnético externo $C/m s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, números de vecinos con que existe interacción $-$, radio giroscópico $C/kg$ and spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$ es

$ H_{eff} = H +\displaystyle\frac{ J }{2 g \gamma }\sum_{ k =1}^ n S_k $

\\n\\npor el spin medio\\n\\n

$\displaystyle\sum_{k=1}^nS_k=\bar{S}$



se obtiene una estimaci n del campo medio con campo magnético efectivo $kg/C s$, campo magnético externo $C/m s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, números de vecinos con que existe interacción $-$, radio giroscópico $C/kg$ and spin de la partícula $k$ $kg m^2/s$ de la forma

$ H_{eff} = H +\displaystyle\frac{ J }{2 g \gamma } \bar{S} $

(ID 4838)

Con el campo medio en funci n del spin medio con campo magnético efectivo $kg/C s$, campo magnético externo $C/m s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, radio giroscópico $C/kg$ and spin medio $kg m^2/s$ es

$ H_{eff} = H +\displaystyle\frac{ J }{2 g \gamma } \bar{S} $



y la ecuaci n para el spin medio con campo magnético medio $C/m s$, factor $\beta$ $C m^2/s$, radio giroscópico $C/kg$ and spin medio $kg m^2/s$

$ \bar{S} =\tanh( \beta g \gamma \bar{H} )$



se obtiene una ecuaci n para el calculo del spin medio con campo magnético medio $C/m s$, factor $\beta$ $C m^2/s$, radio giroscópico $C/kg$ and spin medio $kg m^2/s$

$ \bar{S} =\tanh\left( \beta g \gamma H + \beta n \displaystyle\frac{ J }{2} \bar{S} \right)$

(ID 4839)

Para resolver la ecuaci n de spin medio se puede introducir una temperatura cr tica que con es

$ T_i =\displaystyle\frac{ n J }{2 k_B }$

(ID 4840)

Para resolver la ecuaci n de spin medio se puede introducir un campo magn tico cr tica que con es

$ H_i =\displaystyle\frac{ k_B T_i }{ g \gamma }$

(ID 4841)

Con la temperatura cr tica con constante de acoplamiento $1/kg m^2$, constante de Boltzmann $J/K$, números de vecinos con que existe interacción $-$ and temperatura de Ising $K$

$ T_i =\displaystyle\frac{ n J }{2 k_B }$



y el campo cr tico con campo magnético de Ising $C/m s$, constante de Boltzmann $J/K$, radio giroscópico $C/kg$ and temperatura de Ising $K$

$ H_i =\displaystyle\frac{ k_B T_i }{ g \gamma }$



la ecuaci n para el calculo del spin medio con campo magnético externo $C/m s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, factor $\beta$ $C m^2/s$, números de vecinos con que existe interacción $-$, radio giroscópico $C/kg$ and spin medio $kg m^2/s$

$ \bar{S} =\tanh\left( \beta g \gamma H + \beta n \displaystyle\frac{ J }{2} \bar{S} \right)$



se puede escribir como con campo magnético externo $C/m s$, constante de acoplamiento $1/kg m^2$, factor $\beta$ $C m^2/s$, números de vecinos con que existe interacción $-$, radio giroscópico $C/kg$ and spin medio $kg m^2/s$

$ \bar{S} =\tanh\left(\displaystyle\frac{ T_i }{ T }\left(\displaystyle\frac{ H }{ H_i }+ \bar{S} \right)\right)$

(ID 4842)

La ecuaci n del modelo de Ising es con campo magnético de Ising $C/m s$, campo magnético externo $C/m s$, spin medio $kg m^2/s$, temperatura $K$ and temperatura de Ising $K$

$ \bar{S} =\tanh\left(\displaystyle\frac{ T_i }{ T }\left(\displaystyle\frac{ H }{ H_i }+ \bar{S} \right)\right)$



se puede resolver iterando la ecuaci n con campo magnético de Ising $C/m s$, campo magnético externo $C/m s$, spin medio $kg m^2/s$, temperatura $K$ and temperatura de Ising $K$

$ \bar{S}_{k+1} =\tanh\left(\displaystyle\frac{ T_c }{ T }\left(\displaystyle\frac{ H }{ H_c }+ \bar{S}_k \right)\right)$

(ID 4843)


ID:(540, 0)