Diffusion magntique des neutrons Moments magntiques et moments

Diffusion magnétique des neutrons Moments magnétiques et moments cinétiques sont reliés par un rapport gyromagnétique Magnéton de Bohr Magnéton nucléaire , facteur de Landé

Processus d’interaction Electron Neutron incident Noyau Interaction nucléaire forte : b dépend du spin du noyau Incohérent de spin Interaction électromagnétique dipôle-dipôle Négligeable avec le noyau Forte avec le moment atomique (orbital, spin)

Processus de diffusion Etat de spin du neutron caractérisé par Sz ou Quatre processus de diffusion magnétique sont possible « non Spin-flip » « Spin-flip »

Incohérent de spin Longueur de diffusion : Noyau I : spin du noyau 2 s : opérateur de Pauli Éléments de matrice :

• Section efficace cohérente Incohérent Moyenne spatiale et statistique de <b> Pas d’ordre des spins nucléaires <I>spin=0 Seule la moyenne sur les isotopes compte Section efficace incohérente Proportionnelle à <b 2>-<b>2 Incohérent isotopique : Incohérent de spin : Ni (13. 4 barn/4 barn) H (81 barn/2 barn)

Electron Section efficace : états finaux et initiaux du spin neutronique Calcul de : : probabilité que • la cible soit dans l’état • le spin du neutron

Hamiltonien d’interaction magnétique R Neutron incident Électron Noyau

Longueur de diffusion magnétique Même ordre de grandeur que la longueur de diffusion nucléaire

Facteur de forme magnétique TF de la densité d’électrons non-appariés Même type de variation que f(q) Ni

Moment magnétique M MS : projection de MS sur le plan orthogonal à q q MS MS

En résumé… Diffusion nucléaire Diffusion magnétique Incohérent isotopique Incohérent de spin Interférences

Application à l’étude des structures magnétiques Ordre magnétique ordre nucléaire (en général km kn) sauf ferromagnétisme km = kn=0 Ferromagnétique (Fe, Ni, Co) Ferrimagnétique (Fe 3 O 4) Hélicoïdal Antiferromagnétique (Terres rares) (Mn. O, Ni. O, Cr)

Section efficace Si les neutrons ne sont pas polarisés Nucléaire : Magnétique :

Ferromagnétisme Diffraction magnétique Diffraction nucléaire I ~ <M>2 rn(q) F(q) Polarisation de neutrons : Réflexion de Bragg sur un composé (Co 0. 92 Fe 0. 08) tel que z M et q

Antiferromagnétisme Ordre magnétique kc (1/2 0 0) 2 a Diffraction nucléaire h pairs Facteur de structure F(q) de la Maille magnétique Diffraction magnétique h impair ±kc

Exemple Mn. F 2 Clifford Shull Bertram Brockhouse Nobel physique 1994 Groupe d’espace : P 42/mnm