Étude expérimentale des interactions d'échange dans le solide hélium trois par des mesures thermodynamiques

par Eric Suaudeau

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de

Soutenue en 1987

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

Le jury était composé de M. Bernier.


  • Résumé

    Nous présentons dans ce travail des mesures de pression dans des échantillons d'hélium 3 solide sous champs magnétiques appliqués (0,4, 6 et 7,5 T) en fonction de la température (5 < T < 35mK). Nous avons effectué ces mesures pour deux volumes molaires de la phase BCC (23,610 cm3/mole et 24,085 cm3/mole). Les variations de pression, induites par les processus d'échange entre atomes, sont analysées à l'aide du développement en série haute température de l'énergie libre du système de spin. Nous calculons ce développement dans le cadre d'un modèle à échange multiple jusqu'à l'ordre 4 en 1/T. Le hamiltonien considéré prend en compte trois types d'échanges distincts: un échange entre deux spins premiers voisins (Jnn), un échange cyclique à trois spins (Jt) et un échange cyclique à quatre spins plan (KP) (Ce calcul a aussi été appliqué à la phase HCP de l'hélium 3). Nous extrayons de ces mesures les valeurs des intégrales d'échange correspondantes. Celles-ci sont confrontées avec succès aux principales caractéristiques physiques des phases ordonnées à basse température. Elles sont en accord avec les estimations théoriques de ces paramètres. Nous étudions avec ces développements plusieurs grandeurs thermodynamiques connues (chaleur spécifique et susceptibilité de la phase BCC, susceptibilité de la phase HCP). Nous analysons la convergence des séries qui leur sont associées à l'aide d'approximants de Padé et nous comparons les résultats obtenus aux données expérimentales disponibles en utilisant nos valeurs de paramètres.

  • Titre traduit

    Experimental study of exchange interactions in solid Hetium-3 by thermodynamic measurements


  • Résumé

    This work presents measurements of pressure versus temperature (5 < T < 35mK) for various applied magnetic fields (0, 4, 6 and 7. 5 T) in BCC helium 3 (molar volume 23. 610 and 24. 085 cm3/mole). In this temperature range the only significant contribution is due to the nuclear spin exchange. To fit the data we have extended to order four in 1/T the high-temperature series expansion of the free energy with a multiple-exchange hamiltonian including the most important two-, three- and four-particle exchange processes for the BCC (and also HCP) phase. We thus obtain the values of the exchange parameters. The results are in good agreement with the theoretical calculation of these exchange parameters. They also account quantitatively for most of the known properties of the low temperature phase. We derived the series for the specific heat and susceptibility to analyse, with our parameters, some experimental results of the BCC and the HCP phases, using Padé approximants.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (169 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-165

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1987)419
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034754
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