Modelo de Ising

Storyboard

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.

>Model

ID:(540, 0)



Modelo de Ising

Storyboard

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 list de la forma

equation

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 list

equation

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 list

equation

Si se aproxima el campo medio es con list=4836 es

equation=4836\\n\\npor el spin medio\\n\\n

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



se obtiene una estimaci n del campo medio con list de la forma

equation

Con el campo medio en funci n del spin medio con list=4838 es

equation=4838



y la ecuaci n para el spin medio con list=4837

equation=4837



se obtiene una ecuaci n para el calculo del spin medio con list

equation

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

equation

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

equation

Con la temperatura cr tica con list=4840

equation=4840



y el campo cr tico con list=4841

equation=4841



la ecuaci n para el calculo del spin medio con list=4839

equation=4839



se puede escribir como con list

equation

La ecuaci n del modelo de Ising es con list=4842

equation=4842



se puede resolver iterando la ecuaci n con list

equation


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