EC Stoner (físico)

Edmund Clifton Stoner FRS (2 de octubre de 1899 - 27 de diciembre de 1968) fue un físico teórico británico . Es conocido principalmente por su trabajo sobre el origen y la naturaleza del ferromagnetismo itinerante (el tipo de comportamiento ferromagnético asociado con metales de transición puros como el cobalto, el níquel y el hierro), incluida la teoría del electrón colectivo del ferromagnetismo y el criterio de Stoner para el ferromagnetismo . ^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8] Stoner hizo contribuciones significativas a las configuraciones electrónicas en la tabla periódica . ^[9]^[10]^[11]

Biografía

Stoner nació en Esher, Surrey, hijo del jugador de críquet Arthur Hallett Stoner . Obtuvo una beca para la Bolton School (1911-1918) y luego asistió a la Universidad de Cambridge en 1918, graduándose en 1921. Después de graduarse, trabajó en el Laboratorio Cavendish en la absorción de rayos X por la materia y los niveles de energía de los electrones ; su artículo de 1924 sobre este tema prefiguró el principio de exclusión de Pauli . ^[12]^[13] Stoner fue nombrado profesor en el Departamento de Física de la Universidad de Leeds en 1932, convirtiéndose en profesor de Física Teórica en 1939. A partir de 1938, desarrolló la teoría del ferromagnetismo del electrón colectivo . De 1951 a 1963, ocupó la Cátedra Cavendish de Física. ^[14] Se jubiló en 1963.

Stoner realizó algunos trabajos iniciales en astrofísica y calculó de forma independiente el límite (de Chandrasekhar) para la masa de una enana blanca ^[15] un año antes que Subrahmanyan Chandrasekhar en 1931. ^[16] El cálculo de Stoner se basó en trabajos anteriores de Wilhelm Anderson sobre el gas de Fermi ^[17] y en observaciones anteriores de Ralph H. Fowler sobre enanas blancas. ^[18]^[19] Stoner también derivó una ecuación de estado de presión - densidad para las estrellas en 1932. ^[20] Estas ecuaciones también fueron publicadas previamente por el físico soviético Yakov Frenkel en 1928. Sin embargo, el trabajo de Frenkel fue ignorado por la comunidad astronómica. ^[21]

A Stoner le habían diagnosticado diabetes en 1919. La controló con dieta hasta 1927, cuando estuvo disponible el tratamiento con insulina . ^[1]

Modelo de Stoner del ferromagnetismo

Las bandas de electrones pueden dividirse espontáneamente en espines ascendentes y descendentes. Esto sucede si la ganancia relativa en la interacción de intercambio (la interacción de los electrones a través del principio de exclusión de Pauli) es mayor que la pérdida de energía cinética.

\epsilon _{\uparrow }(k)=\epsilon _{0}(k)-I{\frac {n_{\uparrow }-n_{\downarrow }}{n}}

\epsilon _{\downarrow }(k)=\epsilon _{0}(k)+I{\frac {n_{\uparrow }-n_{\downarrow }}{n}}

donde es la energía del metal antes de que se incluyan los efectos de intercambio, y son las energías de las bandas de electrones de espín hacia arriba y hacia abajo respectivamente. El parámetro de Stoner que es una medida de la fuerza de la correlación de intercambio se denota , el número de electrones es . Finalmente, es el número de onda ya que las bandas de electrones están en el espacio de números de onda. Si más electrones favorecen uno de los estados, esto creará ferromagnetismo. Los electrones obedecen las estadísticas de Fermi-Dirac , por lo que cuando las fórmulas anteriores se suman en todo el espacio, se puede establecer el criterio de Stoner para el ferromagnetismo. $\epsilon _ {0}(k)$ $\epsilon _ {\uparrow }$ $\epsilon _ {\downarrow }$ $I$ $n=n_{\flecha arriba}+n_{\flecha abajo}$ ${\estilo de visualización k}$ ${\estilo de visualización k}$

Premios y honores

Fue elegido miembro de la Royal Society en mayo de 1937. ^[22]
El edificio EC Stoner de la Universidad de Leeds lleva su nombre. ^[1]^[23]

Publicaciones seleccionadas

Stoner, Edmund C. (1924). "LXXIII. La distribución de electrones entre los niveles atómicos". Revista filosófica y revista científica de Londres, Edimburgo y Dublín . 48 (286): 719–736. doi :10.1080/14786442408634535. ISSN 1941-5982.
Stoner, Edmund C. (1929). "V. La densidad límite en las estrellas enanas blancas". Revista filosófica y revista científica de Londres, Edimburgo y Dublín . 7 (41): 63–70. doi :10.1080/14786440108564713. ISSN 1941-5982.^[15]
Stoner, Edmund C. (1930). "LXXXVII. El equilibrio de las estrellas densas". Revista filosófica y revista científica de Londres, Edimburgo y Dublín . 9 (60): 944–963. doi :10.1080/14786443008565066. ISSN 1941-5982.
Stoner, Edmund C. (1951). "Ferromagnetismo electrónico colectivo en metales y aleaciones". Journal de Physique et le Radium . 12 (3): 372–388. doi :10.1051/jphysrad:01951001203037200. S2CID 33136356.

Libros

Stoner, Edmund Clifton (1956). Magnetismo y estructura atómica. Methuen & Company Limited.
Stoner, Edmund Clifton (1934). Magnetismo y materia. Methuen.

Referencias

^ abcd Bates, LF (1969). "Edmund Clifton Stoner 1899-1968". Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . 15 : 201–226. doi :10.1098/rsbm.1969.0011.
^ Cantor, Geoffrey (septiembre de 1994). "La formación de un físico teórico británico: los inicios de la carrera de EC Stoner". The British Journal for the History of Science . 27 (3). doi :10.1017/S0007087400032180.
^ Stoner, EC (1939). "Ferromagnetismo electrónico colectivo. II. Energía y calor específico". Actas de la Royal Society A: Ciencias matemáticas, físicas e ingeniería . 169 (938): 339–371. Bibcode :1939RSPSA.169..339S. doi :10.1098/rspa.1939.0003.
^ Stoner, EC (1938). "Ferromagnetismo electrónico colectivo". Actas de la Royal Society A: Ciencias matemáticas, físicas e ingeniería . 165 (922): 372–414. Bibcode :1938RSPSA.165..372S. doi :10.1098/rspa.1938.0066.
^ Stoner, EC (1936). "Calor específico electrónico colectivo y paramagnetismo de espín en metales". Actas de la Royal Society A: Ciencias matemáticas, físicas e ingeniería . 154 (883): 656–678. Bibcode :1936RSPSA.154..656S. doi : 10.1098/rspa.1936.0075 .
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^ Bates, Leslie Fleetwood (1969). "Edmund Clifton Stoner, 1899-1968". Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . 15 : 201–237. doi :10.1098/rsbm.1969.0011. ISSN 0080-4606. S2CID 71746877.
^ Edmund Clifton Stoner, página web de la Universidad de Leeds . Consultado el 21 de diciembre de 2008.