Systèmes magnétiques
désordonnés et dynamique vitreuse
Dans des systèmes magnétiques désordonnés tels que les verres de spin, la frustration des interactions magnétiques contradictoires produit un grand nombre d'états métastables. La dynamique qui en résulte est " vitreuse " (c'est à dire avec des temps de réponse à toutes les échelles), et des phénomènes de " vieillissement " (non-stationarité) sont observés. Ces propriétés de systèmes restant perpétuellement hors d'équilibre peuvent être mises en parallèle avec celles d'autres systèmes vitreux : propriétés mécaniques des polymères, relaxations dans les diélectriques, etc. [1] Par ailleurs, le vieillissement dans les verres de spin peut être réinitialisé par une baisse de température, et aussi l'évolution à une température donnée peut être " mémorisée " et retrouvée. Par des mesures de relaxation lente de l'aimantation ou de la susceptibilité, nous étudions ces phénomènes de vieillissement et de " mémoire et chaos " (ou "réjuvénation"), et cherchons à les représenter à la fois dans " l'espace des phases " (modèles de marche aléatoire à travers des états métastables) et dans " l'espace réel " (croissance de domaines de spins corrélés). Dans cet idée, nous avons étudié les propriétés comparées du vieillissement dans les verres de spin et dans des ferromagnétiques désordonnés [2]. Des phases vitreuses existent également dans des systèmes non-désordonnés mais frustrés géométriquement. Dans un système kagomé étudié avec nos collègues du DRFMC/SPSMS à Grenoble, nous avons pu observer des effets de vieillissement qui, à température constante, sont identiques à ceux des verres des spins. Mais les refroidissement et réchauffement n'induisent aucun effet du type mémoire et chaos, le vieillissement est ici au contraire presque insensible aux variations de température, suggérant que des mécanismes autres que le franchissement de barrières par activation thermique sont en jeu [3]. L' "ordre verre de spin" ne présente aucune symétrie simple qui permette de le visualiser dans des expériences. On peut pourtant accéder à une longueur de corrélation de cet ordre par des mesures de l'effet d'un champ magnétique sur la dynamique de relaxation lente. La longueur obtenue croît au cours du vieillissement selon une loi de puissance du temps et de la température qui est à peu près la même que celle obtenue dans les simulations. L'existence de cette longueur permet probablement, par des mécanismes mettant en jeu la taille finie des grains qui composent l'échantillon, d'expliquer certaines caractéristiques de la dynamique [4]. Nous préparons aussi des nouvelles mesures de bruit
magnétique spontané, qui seront faites dans la même
géométrie magnétique que des mesures de susceptibilité.
Les deux types de mesures seront directement comparables, ce qui permettra
d'étudier les éventuelles violations des relations de fluctuation-dissipation
dans différents régimes dynamiques, s'étendant en
particulier dans la région fortement hors d'équilibre.
[1] Hammann J., Vincent E., Dupuis V., Alba M., Ocio M., Bouchaud J.-P., "Comparative review of aging properties in spin glasses and other disordered materials", J. Phys. Soc. Jpn (Suppl.) 69, 206-211 (2000), prétirage [2] Vincent E., Dupuis V., Alba M., Hammann J., Bouchaud J.-P., "Aging phenomena in spin glass and ferromagnetic phases: domain growth and wall dynamics", Europhys. Lett. 50, 674-680 (2000), prétirage [3] Wills A.S., Dupuis V., Vincent E., Hammann J., Calemczuk R., "Aging in a topological spin glass", prétirage [4] Joh Y.G., Orbach R., Wood G.G., Hammann J., Vincent E., "Extraction of the Spin Glass Correlation Length", Phys. Rev. Lett. 82, 438-441 (1999) ; Joh Y.G, Orbach R., Wood G.G., Hammann J., Vincent E., "Finite Size Effects on Spin Glass Dynamics", J. Phys. Soc. Jpn (Suppl.) 69, 215-222 (2000), prétirage [5] Cugliandolo L.F., Grempel D.R., Kurchan J.,
Vincent E., "A Search for Fluctuation-Dissipation Theorem Violations in
Spin Glasses from Susceptibility Data", Europhys. Lett. 48,
699-705 (1999), prétirage
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