Dzyaloshinskii-Moriya interaction in the paramagnetic state and the polarized neutron scattering

Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction in the paramagnetic state leads to the incommensurate spin fluctuations with incommensurate vector proportional to the relative strength of the DM interaction. We show that the DM interaction leads to helical spin fluctuations which may be observed by the polarized neutron scattering.Comment: 4 pages, no figures, PNCMI-2000 proceedings, phbauth style file ecnlose

Chiral scattering in complex magnets

General properties of the chiral scattering of polarized neutrons are considered for two possible axial vector interactions: Zeeman energy and non-alternating Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Behavior in magnetic field of helical magnetic structures is discussed for $Mn Si$ and magneto-electric materials. The dynamical chiral fluctuations in magnetic field are considered briefly. The chiral fluctuations in materials with the Dzyaloshinskii-Moriya interaction are discussed and an assumption is made that above the transition temperature they have to be incommensurate.Comment: 8

Spin chirality induced by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction and the polarized neutron scattering

We discuss the influence of the Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction in the Heizenberg spin chain model for the observables in the polarized neutron scattering experiments. We show that different choices of the parameters of DM interaction may leave the spectrum of the problem unchanged, while the observable spin-spin correlation functions may differ qualitatively. Particularly, for the uniform DM interaction one has the incommensurate fluctuations and polarization-dependent neutron scattering in the paramagnetic phase. We sketch the possible generalization of our treatment to higher dimensions.Comment: 4 pages, REVTEX, no figures, references added, to appear in PR

RECENT STUDIES OF THE DEPOLARIZATION OF NEUTRONS IN CONDENSED MATTER

La dépolarisation de neutrons est une méthode pour étudier les hétérogénéités magnétiques à grande échelle. Le meilleur moyen est de la décrire dans un formalisme quantique, comme le résultat de la diffusion à petits angles. La valeur de la dépolarisation est fonction de l'orientation du vecteur de polarisation [MATH], de la vitesse des neutrons [MATH] et de la texture magnétique de la cible. On discute les résultats de l'étude d'une telle texture dans le composé ferromagnétique Pd Fe. On étudie ensuite l'influence de la dimension des clusters magnétiques amorphes et de la dépolarisation à la diffusion de Bragg.The depolarization of neutrons represents a convenient method to study large-size magnetic inhomogeneities. The most consistent way to describe it is in terms of quantum mechanics as a result of small angle magnetic scattering. The magnitude of the depolarization depends on the mutual orientation of the polarisation vector [MATH], the neutron velocity [MATH], and the magnetic texture of the sample under study. Results of an experimental study of such a texture in an impurity ferromagnet PdFe are presented. The determination of cluster size in amorphous magnets and the depolarization in Bragg scattering are considered

Antiferromagnetic fluctuations and neutron scattering in high-Tc{T_{\rm c}} superconductors

The magnetic neutron scattering data in the high $T_{\rm c}$ superconductors are discussed and an attempt of their theoretical interpretation is given. It is shown that the conventional Fermi liquid theory is incapable to explain the data above $T_{\rm c}$, but they strongly support the nested Fermi liquid theory. This theory predicts strong anisotropy of the scattering in the plane perpendicular to the magnetic rod. The observation of this anisotropy would be a crucial experiment for this theory. Experimental data below $T_{\rm c}$ are qualitatively explained in the frame of the Abrikosov-Gorkov theory of the superconductivity with a magnetic disorder

ON THE POLARIZATION APPEARING IN NEUTRON SCATTERING IN UNMAGNETIZED SAMPLES

L'apparition d'une polarisation non nulle des neutrons est prévue lors de leur diffusion par les corps magnétiques ne présentant pas d'aimantation spontanée (ferromagnétiques au-dessus de Tc ; au-dessous de Tc, subdivisés en domaines ; verres de spin en l'absence de champ extérieur, antiferromagnétiques). Cette polarisation qui est due aux corrélations dynamiques entre spins impliquant trois atomes, résulte du phénomène d'interférence entre les termes du premier et du deuxième ordre dans la théorie des perturbations pour l'amplitude de diffusion magnétique. La direction de cette polarisation est parallèle à la normale au plan de diffusion, [MATH] = [[MATH]] où [MATH] et [MATH] sont les impulsions des neutrons incidents et diffusés respectivement. Cet effet est extrêmement sensible à la dynamique du système de spins, dans un phénomène de diffusion élastique il n'apparaît pas. Sa valeur est déterminée par le rayon des corrélations de spins et par l'amplitude du processus de désintégration des fluctuations paires de spin en deux fluctuations (ou de la fusion de deux fluctuations en une seule). D'après le calcul [1], lors de la diffusion dans les ferromagnétiques au-dessus de Tc, pour τ = (T-Tc)/T de l'ordre de 10-3, une polarisation de l'ordre de 10-3 à 10-4 est attendue. Une telle valeur est en accord avec les résultats des mesures pour le fer [2]. Des mesures semblables dans les phases verre de spin, au voisinage des transitions de ces phases vers l'état paramagnétique, dans les phases aspéromagnétiques semblent présenter le plus grand intérêt.Polarisation of neutrons in their scattering from magnets which do not have a macroscopic moment is predicted. (This refers to ferromagnets above Tc, or below Tc in the multidomain state, spin glasses in the absence of external field, and antiferromagnets). The polarization which is due to threepoint dynamic spin correlations originates from the interference of contributions in the first and second orders of the perturbation theory for the magnetic scattering amplitude. It is directed parallel to the normal to the scattering plane, [MATH] = [[MATH]], where [MATH] and [MATH] are the incident and scattered neutron momenta, respectively. This effect is extremely sensitive to the spin system dynamics and is absent in elastic scattering. Its magnitude is determined by the spin correlation length and by the amplitude of the pair spin fluctuation decay (or of the merging of two fluctuations). Estimates [1] of the scattering in ferromagnets above Tc at τ = (T - Tc)x T-1c ~ 10-3 suggest the appearance of polarization at a level of 10-3 ÷ 10-4. The magnitude of the effect agrees with the results of measurements carried out on iron [2]. Similar experiments for the spin glass phase and near the transitions from the latter to the paramagnetic and asperomagnetic phases seem to be of most interest

ON THE POLARIZED NEUTRON RESEARCH OF THE CRITICAL DYNAMICS OF FERROMAGNETS ABOVE THE CURIE POINT

Il est discuté la question de l'étude de la dynamique critique de ferromagnetiques dans des expériences sur la diffusion de neutrons polarisés à petits angles. Sont présentés les résultats expérimentaux de l'étude de la dynamique de spin sur les échantillons de 57Fe, effectuée à l'aide de l'analyse traditionnelle du vecteur de la polarisation de neutrons diffusés dans la zone de température de τ = 10-4 ÷ 10-1 et impulsions de transfert kθ = 10-2 ÷ 10-1 Å-1. Les résultats de l'expérience sont comparés avec les conclusions théoriques basées sur le comportement asymptotique de la fonction de spin de Green du ferromagnétique aux énergies élevées.Small angle polarized neutron scattering experiments are discussed as applied to the investigation of the critical dynamics of ferromagnets. The results of an experimental study of spin dynamics in 57Fe samples by a three-dimansional analysis of the scattered neutron polarization vector over the temperature range τ = 10-4 ÷ 10-1 and momentum transfer interval k θ = 10-2 ÷ 10-1 Å-1 are presented. The experimental data are conpared with theoretical predictions obtained from the asymptotic behavior of the spin Green function of a ferromagnet at high energies