Conservation du moment angulaire et dynamique de l'aimantation:

prédiction d'un régime inertiel de l'aimantation.

J.-E. Wegrowe, LSI, Ecole Polytechnique

La relation intime entre le moment cinétique L et l'aimantation M (exprimée par la relation gyromagnétique $L = \gamma M$) est bien connue et peut être mise en évidence dans le cadre des expériences magnéto - mécaniques du type Einstein - de Haas. Indépendamment, les propriétés de conservation d'un moment cinétique L conduisent à l'équation de la dynamique d'un gyroscope ou d'une toupie: c'est une équation qui décrit un mouvement de précession, mais aussi un mouvement inertiels de nutation. Cependant, de façon paradoxale, les équations qui décrivent la dynamique de l'aimantation (équation de Landau-Lifshitz, de Gilbert, de Bloch…) ne contiennent pas de termes inertiels, bien que reposant sur le rapport gyromagnétique.

Je reviens en détail sur ce problème dans le cadre de la démonstration de Gilbert de 1955 (approche Lagrangienne). On montre alors qu'au delà d'une hypothèse ha-hoc imposée par Gilbert sur la nature de l'inertie magnétique [1], le terme inertiel doit être ajouté en toute logique à la dynamique de l'aimantation. Une mouvement de nutation se superpose alors à la précession de l'aimantation [2]. Ce régime inertiel est attendu pour les temps de l'ordre de la Femtoseconde, c'est-à-dire théoriquement accessible aux moyens d'investigations actuels.

[1] J.-E. Wegrowe, M.-C. Ciornei, "Magnetization Dynamics, Gyromagnetic Relation, and Inertial Effects", accepted for publication in Am. J. Phys. (2012)

[2] M.-C. Ciornei, M. Rubi, and J.-E. Wegrowe, "Magnetization dynamics in the inertial regime: Nutation predicted at

short time scales", Phys. Rev. B 83, 020410(R) (2011)