利兹大学 信用:CC0公共领域 研究人员第一次测量了磁铁的一种叫做磁振子极化的基本特性——在这个过程中，他们在制造低能量设备方面取得了进展
磁振子极化的存在是近100年来物理学中的一个理论概念，但没有人证明它的存在
利兹大学和日本东北大学的科学家们试图通过测量来证明它的存在
他们的发现刚刚发表在《物理评论快报》杂志上
磁振子是磁性材料内部的准粒子，处于不断产生和破坏的过程中
它们被极化，这样就可以区分为顺时针或逆时针(圆极化)、向上或向下以及向左或向右(线性极化)
人们对磁振子的极化特性非常感兴趣，因为物理学家认为它可以用于低能电子器件中的信息传输，这是一个被称为自旋电子学的研究领域
科学家们旨在测量自旋电子学研究中最常用的磁体之一——钇铁石榴石的磁振子极化
在许多磁铁中，只有逆时针方向的磁振子存在
但是在钇铁石榴石中，逆时针和顺时针极化磁振子都被预测到，这使得它成为一种特别令人兴奋的测量材料
该团队开始使用极化中子散射进行测量
这包括准备处于特定量子自旋状态的中子(“向上”或“向下”)，并以聚焦光束向磁铁发射
在实验中，大多数中子直接穿过磁铁，根本不相互作用——这使得测量特别困难
但是，少量的中子与磁振子碰撞，并从磁铁向四面八方散射出去
中子飞出样品时，探测器测量了它们
通过分析中子的位置、能量和最终自旋状态，揭示了磁振子的性质
在这项工作中至关重要的是，通过比较散射前后中子的自旋状态，确定了磁振子的顺时针或逆时针极化
医生
利兹大学物理和天文学院的约瑟夫·巴克说:“在物理学中，理论仍然是预测，直到实验测量证实它们是否正确
一个著名的例子是寻找希格斯玻色子，但是在整个科学领域有许多未经检验的理论
“最近，磁振子极化已经成为自旋电子学中的一个重要课题，所以现在是尝试测量它并验证它存在的最佳时机
" 医生
巴克补充道:“实验和分析既困难又复杂
事实上，我们花了两次尝试，一次在美国，另一次在法国，才完善了实验方法
“我们还必须创建一个精确的计算机模型，以确保我们正确理解我们所看到的，因为中子散射测量来自一系列物理过程，这些过程无法分解成单独的部分
" 研究人员现在可以将他们的研究重点放在如何利用磁振子的极化来制造用于低能量技术的新型自旋电子器件上
该研究由皇家学会、日本科学促进会、日本科学研究补助金、日本宇宙航空研究开发机构、东北大学地球自转项目、美国能源部和美日中子散射合作项目资助
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