Zestaw prac B: Zadanie 2.

Symulacje mikromagnetyczne kondensatu magnonowego Bosego-Einsteina (BEC) w układach antyferromagnetycznych. Badanie stabilności fazy BEC.
Znalezienie równań ruchu dla nadcieczy magnonowych

Naszym celem jest wprowadzenie w układach antyferromagnetycznych pojęcia chiralnej supermagnoniki: chiralnego magnonu BEC oraz chiralnej nadciekłości spinowej. Rozważamy układ antyferromagnetyczny w obecności jednorodnego oraz niejednorodnego oddziałowania Dzyaloshinskii-Moriya oraz zewnętrznego stałego pola magnetycznego. Zamierzamy zbadać powstawanie i stabilność chiralnego magnonu BEC.

Zasadniczo, wykorzystując symulacje mikromagnetyczne, chcemy pokazać, że termiczne magnony można wzmocnić za pomocą parametrycznej techniki pompowania (ang. parametric pumping technique). Dostrajając parametry układu, spodziewamy się znaleźć kryteria dla magnon BEC w przestrzeni rzeczywistej i stanu magnonu BEC charakteryzującego się określoną helikalnością.

Zbadamy numerycznie ewolucję czasową magnonów generowanych parametrycznie i magnonów skondensowanych. Dodatkowo skupimy się na przypadku dużych gęstości magnonowych, gdzie istotne stają się rozpraszania typu magnon-magnon. Te rozpraszania są kluczowe dla termalizacji magnonu i stabilności fazy BEC. Ze względu na to, że oddziaływanie dipolarne jest pomijalne w systemach antyferromagnetycznych, rozpraszanie czteromagnonowe jest dominującym procesem rozpraszania. Dlatego też istotne jest zrozumienie natury rozproszenia czteromagnonowego w tym układzie.

Ostatnie pytanie dotyczy nadprądu magnonowego. Gdy tylko magnon BEC zostanie wytworzony w danej części próbki, zastosowanie gradientu temperatury prowadzi do ruchu skondensowanych magnonów. Zbadamy ten efekt za pomocą teorii dwóch płynów, w której rozważany układ jest opisany jako mieszanina normalnych magnonów termicznych i nadcieczy pozbawionej tarcia. Jedną z zalet układów antyferromagnetycznych w porównaniu z ich ferromagnetycznymi odpowiednikami jest między innymi to, że magnony termiczne w antyferromagnetyku nie przenoszą spinowego momentu pędu, a wszystkie wykryte spinowe momenty pędu są przenoszone przez magnony nadciekłe.