論文の概要: Few-magnon excitations in a frustrated spin-$S$ ferromagnetic chain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14101v1
- Date: Thu, 25 Jan 2024 11:27:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-26 14:58:26.440350
- Title: Few-magnon excitations in a frustrated spin-$S$ ferromagnetic chain
- Title（参考訳）: s$強磁性鎖のフラストレーションにおける極小マグノン励起
- Authors: Jiawei Li, Ye Cao, Ning Wu
- Abstract要約: 我々は、反強磁性next-nearest-neighbor(NNN)相互作用を付加した有限サイズのスピン-S$強磁性Next-neighbor(NN)XXZ鎖において、少数のマグノン励起を研究する。
バンドエッジ付近に低エネルギーのNN交換2マグノンバウンド状態が常に存在することを証明している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.807938762712329
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study few-magnon excitations in a finite-size spin-$S$ ferromagnetic
nearest-neighbor (NN) XXZ chain with additional antiferromagnetic
next-nearest-neighbor (NNN) interaction $J'$ and single-ion (SI) anisotropy
$D$. Using a set of exact two-magnon Bloch states, the two-magnon problem is
mapped to a single-particle one on an effective open chain with both NN and NNN
hoppings. For the commensurate momentum $k=-\pi$, the effective chain is
decoupled into two NN open chains that can be exactly solved via a plane-wave
ansatz. Based on this, we identify in the $\Delta'-D/|J'|$ plane (with
$\Delta'$ the anisotropy parameter for the NNN coupling) the regions supporting
the SI or NNN exchange two-magnon bound states near the edge of the band. We
prove that there always exists a lower-energy NN exchange two-magnon bound
state near the band edge. For $S=1/2$, we numerically calculate the $n$-magnon
spectra for $n\leq5$ by using a spin-operator matrix element method. The
corresponding $n$-magnon commensurate instability regions are determined for
finite chains and consistent results with prior literature are observed.
- Abstract（参考訳）: 反強磁性next-nearest-neighbor (NNN) 相互作用が$J'$とシングルイオン(SI) 異方性$D$を付加した有限サイズのスピン-S$強磁性Next-neighbor (NN) XXZ鎖における少数のマグノン励起を研究する。
正確な2つのマグノンブロッホ状態を用いて、2つのマグノン問題は、NNとNNNのホッピングを持つ効果的な開鎖上の1つの粒子にマッピングされる。
余剰運動量$k=-\pi$ に対して、有効鎖は2つのNN開鎖に分解され、平面波アンサッツによって正確に解ける。
これに基づいて、NNN結合の異方性パラメータを$\Delta'-D/|J'|$平面($\Delta'$でNNN結合の異方性パラメータ)において、SIまたはNNNをサポートする領域はバンドの端付近で2つのマグノン境界状態と交換する。
バンドエッジ付近には低エネルギーのNN交換状態が常に存在することを示す。
S=1/2$の場合、スピン演算行列要素法を用いて$n$-magnon spectra for $n\leq5$を数値計算する。
対応する$n$-magnon-commensurateの不安定性領域は有限鎖に対して決定され、先行文献と一貫した結果が観察される。
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