磁系统中的量子现象，物质的更多种奇异状态，

来源：量子电子学报 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2021-03-26

除了固体、液体和气体外，在特殊条件下，特定材料也可以产生更多奇异状态的物质。物理学家对这种状态非常感兴趣，因为它们提供了对量子现象更深层次的理解。玻色-爱因斯坦凝聚体就是在非常低温度下发生的这样一种物质状态。在这种状态下，凝聚态大部分组成粒子都处于所谓的“基态”，以其最低可能的能量，并且微观量子现象很容易被观察到，有趣的是，这种状态也可以由准粒子表现出来。

准粒子不是实际的粒子，但代表系统中的集体微观激发，因此可以用来以简化，但非常有用的方式来描述系统。磁子，一种在磁性材料中表现出来的准粒子，是源自晶体中电子的集体激发。磁力子通常可以在晶体中的不同位置之间跳跃；然而，在一些化合物中，在磁场的作用下，可能会被困在一种Catch-22的情况下，从而产生结晶。这是一个非常有趣的量子现象，被称为“磁振子结晶”，在这种现象中，磁振子被称为处于“受挫”状态。

为了探索这种特殊的效应，由东京理工大学HidekazuTanaka教授领导的一个科学家小组，致力于研究磁性绝缘体Ba2CoSi2O6Cl2中发生的磁激发特征，进行了中子散射实验，其中中子束以不同的能量和角度发射到Ba2CoSi2O6Cl2晶体上，以确定晶体的性质。基于这些实验的结果，研究小组证明了磁振子结晶发生在Ba2CoSi2O6Cl2中，并从量子力学的角度，将这种有序状态的起源，归因于材料中的基本电子相互作用。

直到目前，关于磁振子结晶的实验研究一直局限于Shastry-Sutherland化合物SrCu2(BO3)2，而这项研究是试图在不同材料中研究这一迷人的量子现象。了解磁振子的有序及其对晶体微观和宏观磁性能的影响，可以为研究人员提供有价值的洞察力，以便将凝聚态物理与量子力学原理联系起来。这项研究表明，高度受挫的量子磁体为相互作用的量子粒子提供了游乐场。但还需要进一步的研究来进一步了解Ba2CoSi2O6Cl2系统，并在量子力学及其潜在应用中获得更深的立足点。

博科园｜研究/来自：纳米科学和纳米技术中心参考期刊《自然光子学》DOI:10.1038/s-019-0506-3博科园｜科学、科技、科研、科普

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