Anomalous-spin paramagnetism in metals at low temperatures

Summary

Perturbation and more exact calculations indicate the presence of an extremum in the temperature dependency of the susceptibility χ a degenerate electron gas. The maximum in χ is viewed as a quantum feature due to the discreteness of the translational energy levels compared tokT. In the present study, summation forms are retained but no allowance is made for such refinements as exchange and correlation effects. The behavior of χ turns out to be structure-sensitive, which can be characterized in terms of a size effect. Moreover, χ(T) embodies both an increasing branch withT as well as the conventional decreasing one. Thus Niessen’s rejected temperature dependency in the degenerate region is supported herein. In the boltzon region, some pitfalls associated with statistical calculations are exposed with corrective measures posed. Extrema observed in line shifts for nuclear magnetic resonance in the low-temperature range are suggested as originating from the anomalous disposition of χ, the rise in χ of sodium with temperature (as well as certain other elements) can so be explained. Similar behavior of χ for other fermion particles is anticipated.

Riassunto

Le perturbazioni e i calcoli più esatti indicano la presenza di un estremo nella dipendenza dalla temperatura della suscettività χ di un gas di elettroni degenere. Si considera il massimo di χ come una caratteristica quantistica dovuta al fatto che i livelli di energia traslazionale sono discreti in confronto conkT. In questo studio, si conservano le sommatorie ma non si tiene conto di finezze come gli effetti di scambio e correlazione. Risulta che il comportamento di χ è sensibile alla struttura che può essere caratterizzata in base all’effetto di dimensione. Inoltre χ (T) incorpora sia un ramo crescente conT sia quello decrescente convenzionale. Cosi qui si conferma la dipendenza dalla temperatura di Xiessen, già rifiutata, nella regione degenere. Nella regione dei bolzoni, si espongono alcuni trabocchetti inerenti ai calcoli statistici e si espongono i mezzi per evitarli. Si suggerisce che gli estremi osservati negli spostamenti delle linee per la risonanza magnetica nucleare nella zona delle basse temperature si originano dalla disposizione anomala di χ, e così si può spiegare l’aumento di χ con la temperatura nel sodio (ed anche in altri elementi). Si prevede un comportamento analogo di χ in altre particelle fermioniche.