Изучение квантовых явлений в магнитных системах для понимания экзотических состояний материи

Конденсат Бозе-Эйнштейна – одно из таких состояний вещества, которое возникает при очень низких температурах. В этом состоянии большинство составляющих частиц конденсата находятся в так называемом «основном состоянии», которое является состоянием с самой низкой энергией, и микроскопические квантовые явления можно легко наблюдать. Интересно, что это состояние также может проявляться квазичастицами, которые не являются реальными частицами, но представляют коллективные микроскопические возбуждения в системе и, таким образом, могут использоваться для описания системы в упрощенном, но очень полезном виде. Магноны, тип квазичастиц, который проявляется в магнитных материалах, представляют собой коллективные возбуждения, исходящие от электронов в кристалле.

Магнонцы обычно могут прыгать между разными участками кристалла; однако в некоторых соединениях и под действием магнитного поля они могут попасть в своего рода ловушку-22, в результате чего они проявляют жесткую кристалличность. Это очень интересное квантовое явление, называемое «кристаллизацией магнонов», когда магноны находятся в «фрустрированном» состоянии.
Чтобы исследовать этот своеобразный эффект, группа ученых во главе с проф.

Хидеказу Танака из Tokyo Tech, работал над характеристикой магнитных возбуждений, возникающих в магнитном изоляторе с химической формулой Ba2CoSi2O6Cl2. Они провели эксперименты по рассеянию нейтронов, в которых нейтронные пучки были выпущены на кристаллы Ba2CoSi2O6Cl2 при разных энергиях и углах, чтобы определить свойства кристаллов.

Основываясь на результатах этих экспериментов, команда продемонстрировала, что кристаллизация магнонов происходит в Ba2CoSi2O6Cl2, и объяснила происхождение этого упорядоченного состояния фундаментальными электронными взаимодействиями в материале с квантово-механической точки зрения. «До недавнего времени экспериментальные исследования кристаллизации магнонов ограничивались соединением Шастри-Сазерленда, SrCu2 (BO3) 2, и это исследование является попыткой исследовать это увлекательное квантовое явление на другом материале», – отмечает проф. Танака.
Понимание порядка магнонов и их влияния на микро- и макроскопические магнитные свойства кристаллов может дать исследователям ценную информацию для корреляции физики конденсированного состояния с принципами квантовой механики. «Эта работа показывает, что крайне неудовлетворенные квантовые магниты предоставляют игровую площадку для взаимодействия квантовых частиц», – заключает проф. Танака.

В соответствии с рекомендациями ученых потребуются дополнительные исследования для дальнейшего понимания системы Ba2CoSi2O6Cl2 и более глубокого проникновения в квантовую механику и ее потенциальные приложения.

2 комментария к “Изучение квантовых явлений в магнитных системах для понимания экзотических состояний материи”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *