Квантовые спиновые жидкости могут продвинуть науку в области квантовых вычислений и беспере Lossной передачи энергии. Магнитные моменты частиц в них, предположительно, не упорядочиваются даже при охлаждении до абсолютного нуля.
Теоретические основы процессов в КСЖ известны давно, однако физикам не удавалось прямым экспериментальным путем подтвердить существование базового элемента этого необычного состояния материи — эмерджентных фотонов.
Это не обычные фотоны, кванты излучения. Эмерджентные фотоны – квазичастица, описывающая общее возбуждение электромагнитной системы. Оно ведёт себя как фотон и хорошо поддаётся описанию теориями, разработанными для фотонов, но не является им.
Исследовательская группа Университета Райса (США) использовала В эксперименте использовалось рассеяние поляризованных нейтронов для выявления признаков, характерных для поведения квантовой спиновой жидкости. Избранный учеными метод позволял отделять магнитное рассеяние от других сигналов при крайне низких температурах.
В ходе анализа данных исследователи установили отличительную черту квантового спинового льда от обычных магнитных состояний вещества — сигналы эмерджентных фотонов вблизи нулевой энергии. Дополнительные измерения удельной теплоемкости подтвердили теоретически предсказанное наличие эмерджентных фотонов. рассеиваются так же, как звуковые волны.
В этом эксперименте учёные подтвердили наличие спинонов — квазичастиц, применяемых для описания разделённых, «фракционализированных» спиновых возбуждений. Результаты. опубликованы в журнале Nature Physics.
Ранее этот вид поведения затруднялось подтвердить из-за шумов и неполных данных. Физикам пришлось пересмотреть методы подготовки образцов и применять высокоточные приборы. Исследования проводились в сотрудничестве с ведущими европейскими и североамериканскими лабораториями.
Впервые эмерджентные фотоны и спиноны В трехмерном материале обнаружены отличительные черты квантового спинового льда.
Это достижение закрывает десятилетний спор в физике конденсированного состояния и открывает путь для создания инновационных технологий.
Необычный результат заставляет исследователей более детально изучать такие особые вещества, что может перевернуть наше представление о магнитных свойствах и поведении материалов в чрезвычайных квантовых ситуациях. Bin GaoВедущий автор исследования — научный сотрудник кафедры физики и астрономии Университета Райса.
