The High Magnetic Field Phase Diagram of a Quasi-One Dimensional Metal

We present a unique high magnetic field phase of the quasi-one dimensional organic conductor (TMTSF)$_2$ClO$_4$. This phase, termed "Q-ClO$_4$", is obtained by rapid thermal quenching to avoid ordering of the ClO$_4$ anion. The magnetic field dependent phase of Q-ClO$_4$ is distinctly different from that in the extensively studied annealed material. Q-ClO$_4$ exhibits a spin density wave (SDW) transition at $\approx$ 5 K which is strongly magnetic field dependent. This dependence is well described by the theoretical treatment of Bjelis and Maki. We show that Q-ClO$_4$ provides a new B-T phase diagram in the hierarchy of low-dimensional organic metals (one-dimensional towards two-dimensional), and describe the temperature dependence of the of the quantum oscillations observed in the SDW phase.Comment: 10 pages, 4 figures, preprin

XY ring-exchange model on the triangular lattice

We study ring-exchange models for bosons or XY-spins on the triangular lattice. A four-spin exchange leads to a manifold of ground states with gapless excitations and critical power-law correlations. With a nearest-neighbour exchange, fluctuations select a four-fold ferrimagnetically ordered ground state with a small spin/superfluid stiffness which breaks the global U(1) and translational symmetry. We explore consequences for phase transitions at finite temperature and in an in-plane magnetic field.Comment: 9 pgs (RevTeX), 4 fig

Properties of the Ideal Ginzburg-Landau Vortex Lattice

The magnetization curves M(H) for ideal type-II superconductors and the maximum, minimum, and saddle point magnetic fields of the vortex lattice are calculated from Ginzburg-Landau theory for the entire ranges of applied magnetic fields Hc1 <= H < Hc2 or inductions 0 <= B < Hc2 and Ginzburg-Landau parameters sqrt(1/2) <= kappa <= 1000. Results for the triangular and square flux-line lattices are compared with the results of the circular cell approximation. The exact magnetic field B(x,y) and magnetization M(H, kappa) are compared with often used approximate expressions, some of which deviate considerably or have limited validity. Useful limiting expressions and analytical interpolation formulas are presented.Comment: 11 pages, 8 figure

A Two-dimensional Superconductor in a Tilted Magnetic Field - new states with finite Cooper-pair momentum

Varying the angle Theta between applied field and the conducting planes of a layered superconductor in a small interval close to the plane-parallel field direction, a large number of superconducting states with unusual properties may be produced. For these states, the pair breaking effect of the magnetic field affects both the orbital and the spin degree of freedom. This leads to pair wave functions with finite momentum, which are labeled by Landau quantum numbers 0<n<\infty. The stable order parameter structure and magnetic field distribution for these states is found by minimizing the quasiclassical free energy near H_{c2} including nonlinear terms. One finds states with coexisting line-like and point-like order parameter zeros and states with coexisting vortices and antivortices. The magnetic response may be diamagnetic or paramagnetic depending on the position within the unit cell. The structure of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) states at Theta=0 is reconsidered. The transition n->\infty of the paramagnetic vortex states to the FFLO-limit is analyzed and the physical reason for the occupation of higher Landau levels is pointed out.Comment: 24 pages, 11 figure

Effet d'un champ électrique dans l'hélium 3 superfluide

An electric field can, in principle, produce a single domain in the A-phase of superfluid helium 3 and, because of its small effect in the B phase, test the orbital isotropy of the B phase.Un champ électrique peut permettre de réaliser un monodomaine dans la phase A de l'hélium 3 superfluide, et l'absence d'effet important dans la phase B donne un moyen de vérifier que cette phase est isotrope pour les variables orbitales

Errata : Effet d'un champ électrique dans l'hélium 3 superfluide

Pas de Résumé disponibl

PHYSICAL ORIGIN OF MULTIPLE THREE AND FOUR SPIN (OR ATOMS) EXCHANGE IN QUANTUM SOLIDS WITH SOME CONSEQUENCES

Le mouvement de point zéro des solides quantiques entraîne une fréquence non nulle d'échange des atomes. Les calculs, utilisant les fonctions à 2 corps de Jastrow donnent essentiellement des échanges à deux atomes, car ils ne peuvent pas décrire correctement les corrélations réelles dues à la géométrie imposée par les coeurs durs. Un modèle simple de quatre sphères dans une boite montre que l'échange cyclique à 4 atomes peut être plus grand que l'échange à 2 atomes. Ce modèle conduit à une nouvelle approximation tenant compte des corrélations de coeur dur ; son application à l'3He conduit à un échange 4 spins prépondérant dans la phase cubique centrée, en accord avec les résultats expérimentaux, à un échange 3 spins ferromagnétique dans la phase hexagonale compacte de l'3He ou dans l'3He absorbé en surface et à des permutations cycliques de 3 atomes dans l'H2 solide.The zero point motion of quantum solids gives a finite frequency of exchange for the atoms. Calculations based on two-body Jastrow functions giving essentially two-atom exchange, cannot describe correctly the true geometrical hard core correlations. A simple model of four hard spheres in a box shows that four-atom cyclic exchange can be much larger than two-atom exchange. We propose a new method taking into account the hard core correlations. This model applied to solid 3He leads to preponderant four-spin exchange in the b.c.c. phase as shown by the experimental results and to a ferromagnetic three-spin exchange in h.c.p. 3He or adsorbed 3He or cyclic three-atom permutation in h.c.p. solid H2

THE NEW EXPERIMENTAL RESULTS ON MAGNETIC ORDER IN bcc SOLID 3He ARE WELL EXPLAINED BY PLANAR FOUR SPIN EXCHANGE

Un modèle à deux paramètres : échange à trois spins Jt et échange plan à quatre spins KP (les échanges à deux spins sont négligés) est en accord quantitatif avec les faits expérimentaux suivants : 1) En champ magnétique faible H [MATH] 0: [MATH] structure de la phase ordonnée déduite des expériences récentes de résonance antiferromagnétique d'Osheroff ; [MATH] valeurs de la susceptibilité ; de la fréquence de résonance et de la vitesse moyenne des ondes de spin ; [MATH] transition du premier ordre à 1 mK. 2) En champ H [MATH] 4 kG : [MATH] présence d'une phase d'aimantation M étonnament forte à 4 kG et lentement variable (de 0.6 à 0.7 fois l'aimantation de saturation entre 4 et 72 kG ; [MATH] diagramme de phase inhabituel avec une température de transition du second ordre Tc2(H) croissant avec H. 3) Accord avec les développements de hautes températures de susceptibilité et chaleur spécifique.Un modèle à deux paramètres : échange à trois spins Jt et échange plan à quatre spins KP (les échanges à deux spins sont négligés) est en accord quantitatif avec les faits expérimentaux suivants : 1) En champ magnétique faible H 4 kG : [MATH] présence d'une phase d'aimantation M étonnamment forte à 4 kG et lentement variable (de 0.6 à 0.7 fois l'aimantation de saturation entre 4 et 72 kG ; [MATH] diagramme de phase inhabituel avec une température de transition du second ordre Tc2(H) croissant avec H. 3) Accord avec les développements de hautes températures de susceptibilité et chaleur spécifique.A two parameter model (three spin exchange Jt and planar four spin exchange KP, (no transpositions whatsoever) agrees quantitatively with the following experimental results : 1) At weak magnetic field H 4 kG : [MATH] a phase with unexpected high and slow varying magnetization : M increases from ≃ 0.6 Mo to ≃ 0.7 Mo between 4 and 70 kG (Mo : saturation magnetization) ; [MATH] an unusual phase diagram with second order critical temperature Tc2(H) increasing with H. 3) High temperature series expansion fits of the susceptibility, specific heat above the phase transition