Вихревая структура магнитных солитонов

Abstract

В рамках классической модели рассмотрены солитонные возбуждения общего вида в двумерном легкоплоскостном ферромагнетике. Получены уравнения и найдены их решения для малоамплитудных двухпараметрических динамических солитонов. Продемонстрировано, что они имеют вихревую структуру и с ростом амплитуды возбуждения превращаются в связанные квадрупольные вихревые состояния, характеризуемые двумя динамическими параметрами: скоростью солитона и частотой его внутренней прецессии. Проанализированы предельные переходы вихревых солитонов общего вида в вихревые диполи, магнитные лампы и магнонные капли. Проведено сравнение полученных результатов с данными о солитонах в соответствующих одномерных магнитных системах.

В межах класичної моделі розглянуто солітонні збудження у двовимірному легкоплощінному феромагнетику. Отримано рівняння і знайдено розв’язки для малоамплітудних двопараметричних динамічних солітонів. Продемонстровано, що вони мають вихорову структуру і зі зростанням амплітуди збудження перетворюються у зв’язані квадрупольні вихорові стани, які характеризуються двома динамічними параметрами: швидкістю солітону та частототою його внутрішньої прецесії. Проаналізовано граничні переходи вихорових солітонів загального типу в вихорові диполі, магнітні лампи та магнонні краплини. Проведено порівняння отриманих результатів з даними щодо солітонів у відповідних одновимірних магнітних системах.

Soliton excitations in the general form are considered using the classical model, in a two-dimensional easy-plane ferromagnet. Equations are derived and solved for small-amplitude two-parameter dynamic solitons. It is demonstrated that they have a vortex structure and that as their amplitude increases, the excitations turn into coupled quadrupole vortex states that are characterized by two dynamic parameters: the soliton velocity and its internal precession frequency. The limit transitions of vortex solitons in the general form into vortex dipoles, magnetic lamps, and magnon droplets, are analyzed. The obtained results are compared against the corresponding information about solitons in one-dimensional magnetic systems.