存在于绝对零度状态!首次发现:可能的三维量子自旋液体

创业故事 阅读(937)
注册兴发娱乐网址 ?

  

在大多数材料中,自旋像一副牌一样随机乱拍,但磁性材料不同。在冰箱内部的磁铁和核磁共振成像中,旋转感觉到它们的邻居并将它们集中在一个方向上。物理学家称之为“远程铁磁有序”,远程铁磁有序的另一个重要例子是反铁磁性,其自旋以重复的上下模式排列。 Andris Nasloski(Andriyn),赖斯理论的哲学家,该研究的合着者,物理学和天文学副教授,以及RCQM成员说:在具有周期性自旋排列的固体中,如果你知道旋转在做什么

你可以知道另一个旋转正在做什么,并且由于长期的顺序,你可以知道旋转正在做很多次重复。另一方面,液体中没有长期有序。例如,如果你看两个以毫米分隔的水分子,你会发现它们之间没有相关性。然而,由于它们的氢键结合,它们仍然可以在短距离内与附近的分子一起订购,这将是短程有序的一个例子。 1973年,获得诺贝尔奖的物理学家菲利普沃伦安德森提出了量子旋转液体的概念。他意识到某些晶体中原子的几何排列可能使缠绕的自旋不可能稳定。安排集体定位。

正如着名的科学作家菲利普鲍尔所描述的那样:想象一个三角形晶格上的反铁磁(相邻自旋倾向于相反的方向),每个自旋在三角形中有两个最短的邻域,但反平行对齐并不满足所有三个。一种可能性是自旋晶格冻结成无序的“玻璃态”,但量子力学甚至允许在绝对零度(温度)下旋转波动的可能性。这种状态被称为量子自旋液体,安德森后来提出这可能与高温超导性有关。自20世纪80年代以来,量子自旋液体已经能够解释高温超导性,这引起了凝聚态物理学家的广泛兴趣。

所谓的拓扑量子自旋液体的一些例子可以帮助在量子计算中构建量子位,这进一步增加了兴趣。但研究人员认为,量子自旋液体的好奇心在于它以多种形式和理论建议重新出现。尽管存在理论模型,但我们知道,实际上,结果将是旋转液体,但到目前为止,很难找到能够实现这些性质的实际物理材料。到目前为止,该领域尚未达成共识,即任何物质(二维或三维)都是量子自旋液体。

Brocade Park |研究/来自:莱斯大学

参考期刊《自然物理》

DOI: 10.1038/s-019-0577-6

博科|科学,技术,研究,科学与技术

沟通,探索,学习,分享

请来我们的应用程序:Boko Park

此帐号是网易新闻网易“每个态度”签约帐户

到目前为止,还没有已知的方法来证明三维“量子自旋液体”的存在。现在LES大学物理学家和合作者的研究人员已经证明,焦磷酸钇锆单晶是一种合适的材料,可以作为长期使用的第一个3D版本的材料状态。量子自旋液体是固体材料,虽然名称不同,其中量子力学性质(缠结)确保液体状磁性状态。研究人员现在在《自然物理》发表的一篇研究论文中提供了大量的实验证据。

件的材料量子自旋液。赖斯成是莱斯大学量子材料中心(RCQM)的成员,也是该项研究的合着者。他说:量子自旋液体是由科学家根据我们没有看到的东西来定义的。在旋转布置中,未看到长程的顺序。我看不出混乱和其他各种各样的事情。该研究的样本被认为是同类中的第一个:因为铋,锆和氧的比例是2比7.

单晶以连续不间断的晶格排列。制备了可用于该化合物的所有实验,证明该材料不会发生低于50毫开尔文的相变。该研究进行了非常仔细的晶体学分析,表明晶体中没有紊乱,并进行了介子自旋弛豫实验。结果表明,在20 mK以下的范围内没有长程磁序列,并且还进行了衍射实验。结果表明样品没有氧空位或其他已知缺陷。最后,进行非弹性中子散射,结果表明自旋激发连续体存在(可能是量子旋转液体标志)低至35毫开尔文。

可能的三维量子自旋液

这些实验产生了自旋激发的连续体,表明存在短程有序自旋纠缠。尽管研究小组付出了努力,但尚不清楚氧化锆227是一种旋转液体,部分原因是物理学家还没有就发表声明所需的实验证据达成一致,部分原因是量子旋转液体。定义是绝对零的存在状态,这是任何实验都无法实现的理想状态。据信量子自旋液体存在于由磁性原子,特别是晶体结构组成的固体材料中。引起磁性的电子的固有特性是自旋,而电子自旋只能指向上或向下。

在大多数材料中,自旋像一副牌一样随机乱拍,但磁性材料不同。在冰箱内部的磁铁和核磁共振成像中,旋转感觉到它们的邻居并将它们集中在一个方向上。物理学家称之为“远程铁磁有序”,远程铁磁有序的另一个重要例子是反铁磁性,其自旋以重复的上下模式排列。 Andris Nasloski(Andriyn),赖斯理论的哲学家,该研究的合着者,物理学和天文学副教授,以及RCQM成员说:在具有周期性自旋排列的固体中,如果你知道旋转在做什么

你可以知道另一个旋转正在做什么,并且由于长期的顺序,你可以知道旋转正在做很多次重复。另一方面,液体中没有长期有序。例如,如果你看两个以毫米分隔的水分子,你会发现它们之间没有相关性。然而,由于它们的氢键结合,它们仍然可以在短距离内与附近的分子一起订购,这将是短程有序的一个例子。 1973年,获得诺贝尔奖的物理学家菲利普沃伦安德森提出了量子旋转液体的概念。他意识到某些晶体中原子的几何排列可能使缠绕的自旋不可能稳定。安排集体定位。

正如着名的科学作家菲利普鲍尔所描述的那样:想象一个三角形晶格上的反铁磁(相邻自旋倾向于相反的方向),每个自旋在三角形中有两个最短的邻域,但反平行对齐并不满足所有三个。一种可能性是自旋晶格冻结成无序的“玻璃态”,但量子力学甚至允许在绝对零度(温度)下旋转波动的可能性。这种状态被称为量子自旋液体,安德森后来提出这可能与高温超导性有关。自20世纪80年代以来,量子自旋液体已经能够解释高温超导性,这引起了凝聚态物理学家的广泛兴趣。

所谓的拓扑量子自旋液体的一些例子可以帮助在量子计算中构建量子位,这进一步增加了兴趣。但研究人员认为,量子自旋液体的好奇心在于它以多种形式和理论建议重新出现。尽管存在理论模型,但我们知道,实际上,结果将是旋转液体,但到目前为止,很难找到能够实现这些性质的实际物理材料。到目前为止,该领域尚未达成共识,即任何物质(二维或三维)都是量子自旋液体。

Brocade Park |研究/来自:莱斯大学

参考期刊《自然物理》

DOI: 10.1038/s-019-0577-6

博科|科学,技术,研究,科学与技术

沟通,探索,学习,分享

请来我们的应用程序:Boko Park

此帐号是网易新闻网易“每个态度”签约帐户