Появилось доказательство двойственной природы электрона в спиновой жидкости
Новое открытие может перевернуть наше понимание того, как электроны ведут себя в квантовых материалах в экстремальных условиях, рассказали исследователи из Принстонского университета, 14 мая сообщает phys.
Открытие представляет собой экспериментальное свидетельство того, что этот строительный блок материи ведет себя так, как будто он состоит из двух частиц: одна частица, которая дает электрону его отрицательный заряд, а другая — магнитоподобное свойство, известное как спин.
«Мы думаем, что это первое неопровержимое доказательство разделения спиновых зарядов», — сказал Най Фуан Онг, профессор физики Юджина Хиггинса из Принстона и старший автор статьи, опубликованной на этой неделе в журнале Nature Physics.
Во всех материалах спин электрона может быть направлен вверх или вниз. В известном магните все спины равномерно указывают в одном направлении по всему образцу, когда температура опускается ниже критической.
Однако в материалах с прядильной жидкостью спины не могут образовывать однородный узор даже при охлаждении, очень близком к абсолютному нулю. Вместо этого вращения постоянно меняются в четко скоординированной, запутанной хореографии.
В результате получилось одно из самых запутанных квантовых состояний из когда-либо существовавших, состояние, представляющее большой интерес для исследователей в растущей области квантовых вычислений.
Чтобы описать это поведение математически, лауреат Нобелевской премии физик Филип Андерсон (1923-2020), который впервые предсказал существование спиновых жидкостей в 1973 году, предложил объяснение: в квантовом режиме электрон можно рассматривать как состоящий из двух частиц, один несет отрицательный заряд электрона, а другой — его спин. Андерсон назвал спиновую частицу спиноном.
В этом новом исследовании команда искала признаки спинона в спиновой жидкости, состоящей из атомов рутения и хлора. При температурах на долю Кельвина выше абсолютного нуля (или примерно -452 градуса по Фаренгейту) и в присутствии сильного магнитного поля кристаллы хлорида рутения переходят в состояние спиновой жидкости.
