Barkhausen noise in random Ising models

Even if the Barkhausen noise is one of the main evidences of magnetic domain’s existence, only recently the temperature influence on its proprieties has been tested experimentally. In this thesis, we aim at reproducing the relationship between the Barkhausen characteristics and the temperature through different statistical-mechanical models, in order to discover a link between the microscopic details and the macroscopic effects. To achieve this target, first we created a C++ code to study from a numerical point of view three random Ising models: the Random Field Ising Model, the Random Bonds Ising Model and the Coercive Ising Model. Then, we calibrated every model’s disorder in order to mimic the Barkhausen noise properties. In order to fulfill this task, we carried out two different analyses: the study of the magnetization jumps’ distribution and the study of hysteresis properties. Finally, for each model, we obtained an innovative relationship between the temperature and the disorder needed to reproduce the Barkhausen noise. This relationship confirmed that our numerical results are in agreement with both the experimental and the theoretical data.

Nonostante l’effetto Barkhausen rappresenti una delle principali prove dell’esistenza di domini magnetici, solo recentemente è stata esaminata sperimentalmente l’influenza della temperatura sulle sue proprietà. Lo scopo di questa tesi è riprodurre questa relazione tra le proprietà dell’effetto Barkhausen e la temperatura attraverso modelli della meccanica statistica, con l’obiettivo di trovare una relazione tra i fenomeni microscopici interni ad un magnete e gli effetti macroscopici. A questo scopo, abbiamo dapprima creato un codice C++ per simulare numericamente tre differenti modelli di Ising con presenza di disordine: il Random Field Ising Model, il Random Bonds Ising Model ed il Coercive Ising Model. Successivamente, abbiamo calibrato il valore del disordine introdotto in ciascun modello allo scopo di soddisfare le caratteristiche dell’effetto Barkhausen. Questo processo è stato condotto seguendo due differenti approcci: l’analisi delle proprietà di isteresi magnetica, e quella delle discontinuità nella magnetizzazione. In conclusione, abbiamo evidenziato l’esistenza di una innovativa relazione tra il disordine necessario per riprodurre l’effetto Barkhausen e la temperatura. Questa relazione ha consentito di confermare che i risultati numerici da noi ottenuti sono coerenti con i dati sia sperimentali, che teorici.