| dbo:abstract
|
- التآثر المتبادل في الفيزياء (بالإنجليزية : Exchange interaction) هو تأثير ناتج عن ميكانيكا الكم يعمل على تكبير أو تصغير القيم المتوقعة للطاقة أو المسافة بين اثنين أو أكثر من الجسيمات المتماثلة ( مثل إلكترونين مثلا ) عندما تتطابق دالتيهما الموجية. هذا التآثر المتبادل يحدث في حالة الفرميونات و البوزونات عندما تكون الجسيمات متماثلة (أي بوزونين مثلا أو فرميونين ) . وقد اكتـُشف هذا التأثير الميكانيكي الكمي من العالمين هايزنبرج و بول ديراك كل علي حده، عام 1926 .
* هذا التآثر المتبادل هو المسؤول عن الظاهرة المغناطيسية في الحديد ، حيث يتخذ اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات في المدار 3d نفس الاتجاه، وتكتسب ذرة الحديد مغناطيسيتها. ويحدث هذا فقط في حالة الحديد و الكوبالت و النيكل حيث تتخذ الإلكترونات في المدار 3d نفس الاتجاه المتوازي بالنسبة لعزومها المغزلية، نتيجة لأن طاقة هذا المدار تكون الأقل لهذا النظام . هذا بعكس حال العناصر الأخرى، وكلها ليست ذات مغناطيسية حديدية ، فلا تقع إلكتروناتها تحت التآثر المتبادل، فنجد اتجاه العزم المغزلى المغناطيسي لكل إلكترون متجها بعكس اتجاه الآخر، أي إذا شغل إلكترونين مستوى طاقة واحد في ذرة فإن أحد الإلكترونين يتخذ الحالة المغزلية s=-1/2 ( إلى أسفل) و يشغل الإلكترون الآخر الحالة المغزلية s=+1/2 (إلى أعلى) ،وتلك هي مبدأ استبعاد باولي . (ar)
- Die Austauschwechselwirkung (besser spricht man nur von der Austauschenergie oder allgemeiner vom Austauschterm) erhöht oder erniedrigt die Energie eines physikalischen Systems aus mehreren wechselwirkenden identischen Teilchen gegenüber dem Wert, der für den Fall gelten würde, dass die Teilchen nicht identisch, sondern unterscheidbar sind. Die Austauschenergie wird nicht durch eine besondere Art der Wechselwirkung neben den fundamentalen Wechselwirkungen hervorgerufen, sondern durch die besondere Art, in der mehrere Teilchen einen quantenmechanischen Zustand bilden, wenn es sich um identische Teilchen handelt. In der Atomhülle z. B. beruht die Austauschenergie hauptsächlich auf der elektrostatischen Abstoßung zwischen den Elektronen. Sie ergibt einen, je nach Zustand verschieden großen, zusätzlichen Energiebeitrag, der z. B. beim Atomaufbau und für die chemische Bindung große Bedeutung hat und auch beim Zustandekommen des Ferromagnetismus eine Rolle spielt. Entsprechende Austauschterme sind auch bei der Berechnung von Übergangswahrscheinlichkeiten in Reaktionen und Wirkungsquerschnitten in Stoßvorgängen zu berücksichtigen, falls es sich um identische Teilchen handelt. Je nach Teilchenart kann dadurch beispielsweise bei Stößen die Häufigkeit einer Ablenkung um 90° um das Vierfache verstärkt oder im Gegenteil vollkommen unterdrückt werden. Der Austauschterm beruht darauf, dass eine 2-Teilchen-Wechselwirkung in quantenmechanischen Formeln für Energie oder Übergangswahrscheinlichkeit immer einen zusätzlichen Summanden hervorbringt, wenn es sich um zwei identische Teilchen handelt: Während die betreffende Wechselwirkung im ersten Summanden sich genau so auswirkt wie bei unterscheidbaren Teilchen, sieht der neue Summand – der Austauschterm – so aus, als ob die Wechselwirkung die beiden identischen Teilchen veranlasst hätte, ihre Plätze zu vertauschen, was wegen deren Ununterscheidbarkeit aber denselben physikalischen Zustand darstellt. Der erste Beitrag heißt auch direkter Term (oder direktes Integral) und stellt die direkte quantenmechanische Analogie zu dem Ergebnis dar, das man nach der klassischen Physik für die jeweilige Wechselwirkung erhält. Der zweite Beitrag heißt auch Austauschintegral und entspricht der eigentlichen Austauschenergie, die kein klassisches Gegenstück hat und ein rein quantenmechanisches Phänomen bildet. (de)
- In chemistry and physics, the exchange interaction (with an exchange energy and exchange term) is a quantum mechanical effect that only occurs between identical particles. Despite sometimes being called an exchange force in an analogy to classical force, it is not a true force as it lacks a force carrier. The effect is due to the wave function of indistinguishable particles being subject to exchange symmetry, that is, either remaining unchanged (symmetric) or changing sign (antisymmetric) when two particles are exchanged. Both bosons and fermions can experience the exchange interaction. For fermions, this interaction is sometimes called Pauli repulsion and is related to the Pauli exclusion principle. For bosons, the exchange interaction takes the form of an effective attraction that causes identical particles to be found closer together, as in Bose–Einstein condensation. The exchange interaction alters the expectation value of the distance when the wave functions of two or more indistinguishable particles overlap. This interaction increases (for fermions) or decreases (for bosons) the expectation value of the distance between identical particles (compared to distinguishable particles). Among other consequences, the exchange interaction is responsible for ferromagnetism and the volume of matter. It has no classical analogue. Exchange interaction effects were discovered independently by physicists Werner Heisenberg and Paul Dirac in 1926. (en)
- La interacción de canje magnético (del inglés magnetic exchange, o interacción de intercambio magnético) es un efecto descrito por la mecánica cuántica que ocurre entre electrones desapareados del mismo o diferentes átomos o iones, cuando solapan sus funciones de onda, esto es, cuando están relativamente próximos. De forma simplificada, la energía de dos electrones, cuando están muy cercanos, depende de la simetría de sus orbitales, es decir, de su distribución en el espacio, y por tanto de la orientación relativa de sus espines, sus momentos angulares intrínsecos. Esta interacción es una manifestación del principio de exclusión de Pauli, que tiene un efecto notable en química y por tanto en la vida cotidiana, puesto que está relacionado con la repulsión a corto alcance entre átomos o moléculas, y que impide que la materia colapse. También tiene una importancia fundamental en magnetismo, pues, al alterar la energía de los estados dependiendo de la disposición de los espines electrónicos, es uno de los procesos principales por el que los momentos magnéticos se alinean entre sí. De esta forma, está en la base de buena parte de los fenómenos magnéticos, tanto los de interés académico como los de importancia industrial y social. El fenómeno y sus efectos principales ya fueron descritos en el marco de la mecánica cuántica en 1926, pero en las décadas siguientes se sucedieron los diferentes modelos para describir fenómenos similares o relacionados, o el mismo fenómeno en contextos particulares. En magnetismo, se usan intercambiablemente los términos canje y canje magnético en diferentes contextos y con diferentes acepciones relacionados con esta interacción. Se denomina canje, por ejemplo, al parámetro del hamiltoniano efectivo que describe a la interacción de canje, y que es proporcional a la diferencia de energía entre estados con diferente momento magnético. A veces se emplea en contraposición a supercanje, para indicar que la interacción tiene lugar por solapamiento directo entre los orbitales magnéticos, y no es mediado por un puente diamagnético. Con mayor o menor propiedad, se usan términos derivados en diferentes modelos físicos que también describen la separación energética de estados de diferente momento magnético. En este artículo se da una introducción histórica a algunos de los principales conceptos relacionados con el canje magnético. Primero, se da una definición cuantitativa de la variable más directamente relacionada con esta interacción: la llamada integral o energía de canje. Partiendo de esa base, se presentan las principales herramientas teóricas para describir al canje magnético en su forma más sencilla: los hamiltonianos de Ising, de Heisenberg, y el modelo XY. A continuación, se presentan algunos modelos para procesos relacionados con el canje, más sofisticados o más complejos, y en general también de más largo alcance. Finalmente, se mencionan el modelo de Hubbard y la teoría del funcional de la densidad, y se expone su relación con la interacción de canje. (es)
- En physique, l'interaction d'échange (avec une énergie et un terme d'échange) est un effet en mécanique quantique qui se produit seulement entre particules identiques. L'interaction d'échange modifie la valeur moyenne de la distance entre deux ou plusieurs particules indistinguables lorsque leur fonctions d'onde se chevauchent. A cause de l’interaction d’échange cette distance va augmenter (pour les fermions) ou diminuer (pour les bosons) par rapport au cas où les particules seraient distinguables. En dépit d'être parfois appelée force d'échange par analogie avec la force classique, ce n’est pas une véritable force car il manque le vecteur de force.L'interaction d'échange est aussi appelée force d'échange, mais est à distinguer des forces d’échange produites par l'échange de porteurs de forces, comme la force électromagnétique produite entre deux électrons par l'échange d'un photon, ou la force forte entre deux quarks produite par l'échange d'un gluon. L'interaction d'échange est un effet qui s'explique par la mécanique quantique. Cet effet est dû à la fonction d'onde des particules indiscernables, les rendant sujet à un échange de symétrie, soit en gardant leur signe (symétrie), soit en changeant de signe (antisymétrie), lorsque deux particules sont échangées. Bosons et fermions peuvent ainsi subir une interaction d’échange :Pour les fermions, l’effet est parfois appelé « répulsion de Pauli » et est lié au principe d'exclusion de Pauli. Pour les bosons, l'interaction d'échange prend la forme d'une attraction efficace qui cause un regroupement des particules identiques, comme dans la condensation de Bose-Einstein. Les effets de l'interaction d'échange ont été découverts indépendamment par les physiciens Werner Heisenberg et Paul Dirac en 1926. Entre autres conséquences, l'interaction d'échange est responsable du ferromagnétisme et du volume de la matière. (fr)
- 物理学において、交換相互作用（こうかんそうごさよう、英: exchange interaction、交換エネルギーとも）は、同種粒子間でのみ起こる量子力学的効果である。 この効果は区別ができない粒子の波動関数が交換対称性〔2つの粒子を交換した時に符号が変化しない（対称）または変化する（反対称）〕の対象なることによるものである。ボース粒子およびフェルミ粒子のどちらも交換相互作用を経験しうる。フェルミ粒子では、これはパウリ反発と呼ばれることもあり、パウリの排他原理と関係している。ボース粒子では、交換相互作用は、ボース＝アインシュタイン凝縮において見られるように、同種粒子がすぐ近くに見出される原因となる引きつける性質の形を取る。 交換相互作用は、2つ以上の同種粒子の波動関数が重なり合う時の距離のを変化させる。同種粒子間の距離の期待値は（区別ができる粒子の場合と比較して）、フェルミ粒子では増大し、ボース粒子では減少する。その他の帰結として、交換相互作用は強磁性や物質の体積に関与している。古典力学による交換相互作用の説明はできず、典型的な量子力学の効果のひとつである。 交換相互作用効果は、1926年に物理学者のヴェルナー・ハイゼンベルクとポール・ディラックによって独立に発見された。1928年、ハイゼンベルクがハイトラー-ロンドンの方法を使って交換相互作用（この場合特に直接交換相互作用とも言う）から強磁性の発現について議論した。ただし、この場合の交換相互作用による強磁性の実際の例は非常に少ないと思われている。 状態 i, j に対するスピンに関する演算子をそれぞれ、Si、Sjとすると、 の形で表される相互作用が交換相互作用である。Jは交換積分と言い、後で詳述する。 (ja)
- Em física, a interação de troca ou interação de troca magnética é um efeito descrito pela mecânica quântica que ocorre entre elétrons desemparelhados do mesmo ou de diferentes átomos ou íons, quando as suas funções de onda se sobrepõem; isto é, quando estão relativamente próximos. De forma simplificada, quando dois eletrões estão muito próximos, a sua energia depende da simetria das suas orbitais moleculares (a sua distribuição no espaço) e da orientação relativa dos seus spins (os seus momentos angulares intrínsecos). Esta interação é uma manifestação do princípio de exclusão de Pauli, que está relacionado com a repulsa a curta distância entre átomos e moléculas, o que impede que a matéria colapse. (pt)
- Обменное взаимодействие — взаимодействие тождественных частиц в квантовой механике, приводящее к зависимости значения энергии системы частиц от её полного спина. Представляет собой чисто квантовый эффект, исчезающий при предельном переходе к классической механике. (ru)
- Utbytesväxelverkan är en kvantmekanisk effekt som förekommer enbart mellan identiska partiklar. Den är en effekt av permutationssymmetrierna hos kvanttillstånd för system med identiska partiklar. För fermioner är vågfunktionen antisymmetrisk, medan den för bosoner är symmetrisk under permutation av de ingående partiklarnas identiteter. För till exempel fermioner leder detta till Pauliprincipen och, mer allmänt, att fermioner repellerar varandra på grund av sin antisymmetri, ett fenomen även känt som Paulirepulsion. På motsvarande sätt attraherar bosoner varandra på grund av sin symmetri. Således är utbytesväxelverkan repellerande för fermioner och attraherande för bosoner. Utbytesväxelverkan har långtgående fysikaliska konsekvenser. Bland annat leder det till förekomsten av ferromagnetism. Ingen klassisk motsvarighet existerar till utbytesväxelverkan. (sv)
- Обмі́нна взаємоді́я — особливий, властивий лише квантовій механіці, внесок в енергію багаточасткової системи, пов'язаний із ідентичністю часток. (uk)
- 在物理学与化学领域中，交换作用（以及相关的概念如“交换项”、“交换能”等）是一种仅在全同粒子间出现的量子力学效应。虽然有些地方会将其与经典力学中的力类比而称之为“交换力”，但它并不是一种真正的力学意义上的相互作用，因为并没有介导这种相互作用的基本粒子。 该效应是由全同粒子波函数的交换对称性所引发的。具体的讲，互换波函数中的两个全同粒子后，波函数的概率密度应与交换前完全相同，因而波函数的符号应保持不变（交换对称）或反号（交换反对称）。玻色子和费密子都会受到交换作用的影响。对于费密子，交换作用起排斥效果（有时也称作“泡利排斥”），与泡利不相容原理有关。对于玻色子，交换作用在全同粒子间起等效的吸引作用，与玻色-爱因斯坦凝聚有关。在两个及以上的全同粒子波函数彼此开始重叠时，交换作用将改变它们彼此间距的期望值。与可区分粒子相比，引入交换作用的影响后，费密子的间距期望值增大（即排斥效应），而玻色子的间距期望值减小（即吸引效应）。此外，交换作用最常见的效应是引发磁矩间的耦合，并导致铁磁性等宏观磁序。 交换作用是一种纯粹的量子力学效应，经典力学中没有与之对应的概念。该效应在1926年由海森堡和狄拉克分别独立发现。 (zh)
|
| rdfs:comment
|
- Em física, a interação de troca ou interação de troca magnética é um efeito descrito pela mecânica quântica que ocorre entre elétrons desemparelhados do mesmo ou de diferentes átomos ou íons, quando as suas funções de onda se sobrepõem; isto é, quando estão relativamente próximos. De forma simplificada, quando dois eletrões estão muito próximos, a sua energia depende da simetria das suas orbitais moleculares (a sua distribuição no espaço) e da orientação relativa dos seus spins (os seus momentos angulares intrínsecos). Esta interação é uma manifestação do princípio de exclusão de Pauli, que está relacionado com a repulsa a curta distância entre átomos e moléculas, o que impede que a matéria colapse. (pt)
- Обменное взаимодействие — взаимодействие тождественных частиц в квантовой механике, приводящее к зависимости значения энергии системы частиц от её полного спина. Представляет собой чисто квантовый эффект, исчезающий при предельном переходе к классической механике. (ru)
- Обмі́нна взаємоді́я — особливий, властивий лише квантовій механіці, внесок в енергію багаточасткової системи, пов'язаний із ідентичністю часток. (uk)
- 在物理学与化学领域中，交换作用（以及相关的概念如“交换项”、“交换能”等）是一种仅在全同粒子间出现的量子力学效应。虽然有些地方会将其与经典力学中的力类比而称之为“交换力”，但它并不是一种真正的力学意义上的相互作用，因为并没有介导这种相互作用的基本粒子。 该效应是由全同粒子波函数的交换对称性所引发的。具体的讲，互换波函数中的两个全同粒子后，波函数的概率密度应与交换前完全相同，因而波函数的符号应保持不变（交换对称）或反号（交换反对称）。玻色子和费密子都会受到交换作用的影响。对于费密子，交换作用起排斥效果（有时也称作“泡利排斥”），与泡利不相容原理有关。对于玻色子，交换作用在全同粒子间起等效的吸引作用，与玻色-爱因斯坦凝聚有关。在两个及以上的全同粒子波函数彼此开始重叠时，交换作用将改变它们彼此间距的期望值。与可区分粒子相比，引入交换作用的影响后，费密子的间距期望值增大（即排斥效应），而玻色子的间距期望值减小（即吸引效应）。此外，交换作用最常见的效应是引发磁矩间的耦合，并导致铁磁性等宏观磁序。 交换作用是一种纯粹的量子力学效应，经典力学中没有与之对应的概念。该效应在1926年由海森堡和狄拉克分别独立发现。 (zh)
- التآثر المتبادل في الفيزياء (بالإنجليزية : Exchange interaction) هو تأثير ناتج عن ميكانيكا الكم يعمل على تكبير أو تصغير القيم المتوقعة للطاقة أو المسافة بين اثنين أو أكثر من الجسيمات المتماثلة ( مثل إلكترونين مثلا ) عندما تتطابق دالتيهما الموجية. هذا التآثر المتبادل يحدث في حالة الفرميونات و البوزونات عندما تكون الجسيمات متماثلة (أي بوزونين مثلا أو فرميونين ) . وقد اكتـُشف هذا التأثير الميكانيكي الكمي من العالمين هايزنبرج و بول ديراك كل علي حده، عام 1926 . (ar)
- Die Austauschwechselwirkung (besser spricht man nur von der Austauschenergie oder allgemeiner vom Austauschterm) erhöht oder erniedrigt die Energie eines physikalischen Systems aus mehreren wechselwirkenden identischen Teilchen gegenüber dem Wert, der für den Fall gelten würde, dass die Teilchen nicht identisch, sondern unterscheidbar sind. Die Austauschenergie wird nicht durch eine besondere Art der Wechselwirkung neben den fundamentalen Wechselwirkungen hervorgerufen, sondern durch die besondere Art, in der mehrere Teilchen einen quantenmechanischen Zustand bilden, wenn es sich um identische Teilchen handelt. In der Atomhülle z. B. beruht die Austauschenergie hauptsächlich auf der elektrostatischen Abstoßung zwischen den Elektronen. Sie ergibt einen, je nach Zustand verschieden großen, z (de)
- In chemistry and physics, the exchange interaction (with an exchange energy and exchange term) is a quantum mechanical effect that only occurs between identical particles. Despite sometimes being called an exchange force in an analogy to classical force, it is not a true force as it lacks a force carrier. Exchange interaction effects were discovered independently by physicists Werner Heisenberg and Paul Dirac in 1926. (en)
- La interacción de canje magnético (del inglés magnetic exchange, o interacción de intercambio magnético) es un efecto descrito por la mecánica cuántica que ocurre entre electrones desapareados del mismo o diferentes átomos o iones, cuando solapan sus funciones de onda, esto es, cuando están relativamente próximos. De forma simplificada, la energía de dos electrones, cuando están muy cercanos, depende de la simetría de sus orbitales, es decir, de su distribución en el espacio, y por tanto de la orientación relativa de sus espines, sus momentos angulares intrínsecos. Esta interacción es una manifestación del principio de exclusión de Pauli, que tiene un efecto notable en química y por tanto en la vida cotidiana, puesto que está relacionado con la repulsión a corto alcance entre átomos o molé (es)
- En physique, l'interaction d'échange (avec une énergie et un terme d'échange) est un effet en mécanique quantique qui se produit seulement entre particules identiques. L'interaction d'échange modifie la valeur moyenne de la distance entre deux ou plusieurs particules indistinguables lorsque leur fonctions d'onde se chevauchent. A cause de l’interaction d’échange cette distance va augmenter (pour les fermions) ou diminuer (pour les bosons) par rapport au cas où les particules seraient distinguables. (fr)
- 物理学において、交換相互作用（こうかんそうごさよう、英: exchange interaction、交換エネルギーとも）は、同種粒子間でのみ起こる量子力学的効果である。 この効果は区別ができない粒子の波動関数が交換対称性〔2つの粒子を交換した時に符号が変化しない（対称）または変化する（反対称）〕の対象なることによるものである。ボース粒子およびフェルミ粒子のどちらも交換相互作用を経験しうる。フェルミ粒子では、これはパウリ反発と呼ばれることもあり、パウリの排他原理と関係している。ボース粒子では、交換相互作用は、ボース＝アインシュタイン凝縮において見られるように、同種粒子がすぐ近くに見出される原因となる引きつける性質の形を取る。 交換相互作用は、2つ以上の同種粒子の波動関数が重なり合う時の距離のを変化させる。同種粒子間の距離の期待値は（区別ができる粒子の場合と比較して）、フェルミ粒子では増大し、ボース粒子では減少する。その他の帰結として、交換相互作用は強磁性や物質の体積に関与している。古典力学による交換相互作用の説明はできず、典型的な量子力学の効果のひとつである。 状態 i, j に対するスピンに関する演算子をそれぞれ、Si、Sjとすると、 の形で表される相互作用が交換相互作用である。Jは交換積分と言い、後で詳述する。 (ja)
- Utbytesväxelverkan är en kvantmekanisk effekt som förekommer enbart mellan identiska partiklar. Den är en effekt av permutationssymmetrierna hos kvanttillstånd för system med identiska partiklar. För fermioner är vågfunktionen antisymmetrisk, medan den för bosoner är symmetrisk under permutation av de ingående partiklarnas identiteter. För till exempel fermioner leder detta till Pauliprincipen och, mer allmänt, att fermioner repellerar varandra på grund av sin antisymmetri, ett fenomen även känt som Paulirepulsion. På motsvarande sätt attraherar bosoner varandra på grund av sin symmetri. Således är utbytesväxelverkan repellerande för fermioner och attraherande för bosoner. (sv)
|
