Comportamiento termodinámico de un ferromagneto ideal

La energía libre de un ferromagneto del modelo de Heisenberg ideal se calcula como una serie de potencias en la temperatura T, utilizando la maquinaria matemática desarrollada en un artículo anterior. La magnetización espontánea en campo externo cero se da por M (T) M (0) = S - a₀^3{2} - a₁^5{2} - a₂^7{2} - a₃S^-1^4 + O (^9{2}). Aquí, la temperatura está en unidades adimensionales, y a₀, a₁, a₂, a₃ son coeficientes numéricos positivos que se calculan para los tres tipos de red cristalina cúbica. Los dos primeros términos son el resultado de la simple teoría de Bloch en la que las ondas de espín se tratan como partículas de Bose no interactivas con masa efectiva constante. Las correcciones a₁ y a₂ provienen de la variación de la masa efectiva con la velocidad. El término a₃ es la corrección de orden más bajo que surge de la interacción entre ondas de espín. Este resultado está en violenta contradicción con cálculos publicados anteriormente que daban efectos de interacción proporcionales a T^7{4} y T^2. La pequeñez de los efectos termodinámicos de las interacciones de ondas de espín se discute en términos físicos y se explica parcialmente en la introducción de este artículo. Se da una prueba general de que los efectos termodinámicos del "principio de exclusión," que prohíbe que más de (2S) desviaciones de espín ocupen el mismo átomo, son de orden exp (-a^-1) y dan cero contribución a cualquier potencia finita de. La interacción dinámica residual entre 2 ondas de espín da lugar a un segundo coeficiente virial {b₂}^' que se calcula y se muestra que es de orden T^5{2}. El término a₃ en la magnetización es proporcional a {b₂}^'. Se estiman los efectos de interacción de 3 o más ondas de espín y se encuentran de orden ^5 o superior.