ЕС Стоунер (физик)

Эдмунд Стоунер
Рожденный	Эдмунд Клифтон Стоунер ( 1899-11-02 ) 2 ноября 1899 г. Суррей , Англия
Умер	27 декабря 1968 г. ) ( 1968-12-27 ) ( 69 лет Лидс , Англия
Альма-матер	Кембриджский университет
Известный	Критерий Стоунера Модель Стоунера – Вольфарта Независимое открытие предела Чандрасекара
Награды	Член Королевского общества Медаль Фарадея (1955 г.)
Научная карьера
Поля	Магнетизм Астрофизика
Учреждения	Университет Лидса
Докторантура	Эрнест Резерфорд

Эдмунд Клифтон Стоунер, FRS (2 октября 1899 — 27 декабря 1968) — британский физик- теоретик . Он главным образом известен своими работами о происхождении и природе коллективизированного ферромагнетизма (типа ферромагнитного поведения, связанного с чистыми переходными металлами, такими как кобальт, никель и железо), включая коллективную электронную теорию ферромагнетизма и критерий Стоунера для ферромагнетизма . Стоунер внес значительный вклад в электронную конфигурацию таблицы Менделеева .

Биография

Стоунер родился в Эшере, графство Суррей, в семье игрока в крикет Артура Халлетта Стоунера . Он выиграл стипендию в Болтонской школе (1911–1918), а затем поступил в Кембриджский университет в 1918 году, который окончил в 1921 году. После окончания учебы он работал в Кавендишской лаборатории над поглощением рентгеновских лучей материей и электронов энергетическими уровнями ; его статья 1924 года по этому вопросу стала прообразом принципа исключения Паули . Стоунер был назначен преподавателем кафедры физики Университета Лидса в 1932 году, а в 1939 году стал профессором теоретической физики. Начиная с 1938 года, он разработал коллективную электронную теорию ферромагнетизма . С 1951 по 1963 год он возглавлял Кавендишскую кафедру физики. Вышел на пенсию в 1963 году.

Он провел некоторые ранние работы в области астрофизики и независимо вычислил предел (Чандрасекара) массы белого карлика . за год до Субраманьяна Чандрасекара в 1931 году. Расчет Стоунера был основан на более ранних работах Вильгельма Андерсона по газу Ферми. и о более ранних наблюдениях Ральфа Х. Фаулера за белыми карликами. Стоунер также вывел давления и плотности уравнение состояния для звезд в 1932 году. Эти уравнения также были ранее опубликованы советским физиком Яковом Френкелем в 1928 году. Однако работа Френкеля была проигнорирована астрономическим сообществом.

У Стоунера был диагностирован диабет в 1919 году. Он контролировал его с помощью диеты до 1927 года, когда стало доступно лечение инсулином .

Модель ферромагнетизма Стоунера

Основная статья: критерий Стоунера

Схематическая зонная структура модели ферромагнетизма Стонера. Обменное взаимодействие привело к расщеплению энергии состояний с разными спинами, и состояния вблизи уровня Ферми оказываются спин-поляризованными.

Электронные полосы могут спонтанно разделяться на верхние и нижние спины. Это происходит, если относительный выигрыш в обменном взаимодействии (взаимодействии электронов по принципу Паули) больше, чем потеря кинетической энергии.

$\epsilon _{\uparrow }(k)=\epsilon _{0}(k)-I{\frac {n_{\uparrow }-n_{\downarrow }}{n}}$

$\epsilon _{\downarrow }(k)=\epsilon _{0}(k)+I{\frac {n_{\uparrow }-n_{\downarrow }}{n}}$

где $\epsilon _{0}(k)$ - энергия металла до учета обменных эффектов, $\epsilon _{\uparrow }$ и $\epsilon _{\downarrow }$ – энергии электронных зон со спином вверх и вниз соответственно. Параметр Стонера, который является мерой силы обменной корреляции, обозначается $I$, число электронов $n=n_{\uparrow }+n_{\downarrow }$. Окончательно, $k$ - волновое число , поскольку полосы электронов находятся в пространстве волновых чисел. Если больше электронов отдают предпочтение одному из состояний, это создаст ферромагнетизм. Электроны подчиняются статистике Ферми – Дирака , поэтому, когда приведенные выше формулы суммируются по всем $k$-пространстве критерий Стонера можно установить для ферромагнетизма.

Награды и почести

• В мае 1937 года он был избран членом Королевского общества .
• Здание EC Stoner в Университете Лидса названо в его честь.

Избранные публикации

• Стоунер, Эдмунд К. (1924). «LXXIII. Распределение электронов по атомным уровням». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 48 (286): 719–736. дои : 10.1080/14786442408634535 . ISSN   1941-5982 .
• Стоунер, Эдмунд К. (1929). «V. Предельная плотность белых карликов». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 7 (41): 63–70. дои : 10.1080/14786440108564713 . ISSN   1941-5982 .
• Стоунер, Эдмунд К. (1930). «LXXXVII. Равновесие плотных звезд». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 9 (60): 944–963. дои : 10.1080/14786443008565066 . ISSN   1941-5982 .
• Стоунер, Эдмунд К. (1951). «Коллективный электронный ферромагнетизм в металлах и сплавах» . Журнал Physique et le Radium . 12 (3): 372–388. doi : 10.1051/jphysrad:01951001203037200 . S2CID   33136356 .

Книги

• Стоунер, Эдмунд Клифтон (1956). Магнетизм и атомная структура . Метуэн и Компания Лимитед.
• Стоунер, Эдмунд Клифтон (1934). Магнетизм и материя . Метуэн.