斯图加特大学 使用3He-4He稀释冰箱，微波实验可以在极低的温度下进行:绝对零度以上百分之几度
学分:斯图加特大学，康斯坦丁·德雷塞尔 量子自旋液体是一种物质状态，其中相互作用的量子自旋即使在最低温度下也不会对齐，而是保持无序
对这种状态的研究已经进行了将近50年，但它是否真的存在却从未被证明是毫无疑问的
一个由物理学家教授领导的国际团队
斯图加特大学的马丁·德雷塞尔现在暂时终结了量子自旋液体的梦想
然而，这件事仍然令人兴奋
当温度降到零摄氏度以下时，水变成冰
但是如果你把它冷却到一定程度，所有东西真的都会结冰吗？在经典的画面中，物质在低温下自然会变成固体
然而，量子力学可以打破这个规则
因此，举例来说，氦气在-270度时可以变成液体，但在大气压下永远不会变成固体:没有氦冰
材料的磁性也是如此:例如，在足够低的温度下，被称为“自旋”的磁矩以这样一种方式排列，即它们与各自的邻居方向相反/反平行
你可以把这想象成箭头沿着链条或者棋盘图案上下交替指向
当这种模式基于三角形时，它会变得令人沮丧:虽然两个旋转方向相反，但第三个旋转方向总是与其中一个平行，而不是与另一个平行——不管你如何旋转它
对于这个问题，量子力学提出了两个自旋的方向和键不是刚性的，而是自旋波动的解决方案
形成的状态被称为量子自旋液体，其中的自旋构成一个量子机械纠缠系综
这个想法是由美国诺贝尔奖获得者菲尔·W·约五十年前提出的
安德森(1923-2020)
经过几十年的研究，只有少数真正的材料仍在寻找这种奇异的物质状态
作为一种特别有前途的“候选物”，考虑了复杂有机化合物中的三角晶格，其中没有观察到具有规则上下图案的磁有序，即使在极低的温度下也是如此
这是量子自旋液体真的存在的证据吗？ 三角形晶格中自旋的排列:两个自旋各自形成一对，当从外部观察时，它们的磁矩相互抵消
学分:斯图加特大学，PI1 一个问题是，测量电子在如此极低的温度下的自旋是极具挑战性的，尤其是在不同的晶体方向和不同的磁场中
所有以前的实验都只能或多或少间接地探测量子自旋液体，它们的解释是基于某些假设和模型
因此，一种宽带电子自旋共振光谱学的新方法已经在斯图加特大学物理研究所发展了很多年
使用芯片上的微波线路，人们可以直接观察到绝对零度以上百分之几度的自旋特性
通过这样做，研究人员发现磁矩不会像典型的磁铁那样上下排列，也不会形成类似液体的动态
“事实上，我们观察到了空间分离的自旋对
因此，我们的实验目前已经粉碎了量子自旋液体的梦想，至少对于这种化合物来说是这样
马丁·德雷塞尔，物理研究所所长
但是，即使这对粒子没有像希望的那样波动，这种奇异的物质基态对物理学家来说并没有失去它的魅力
Dressel概述了接下来的步骤:“我们想研究量子自旋液体是否可以在其他三角形晶格化合物中检测到，甚至可以在完全不同的系统中检测到，例如蜂窝结构。”
然而，也有可能这种无序的、动态的状态根本不存在于自然界
如果温度足够低，也许每种相互作用都会以这样或那样的方式导致一种规则的排列
旋转就像配对一样
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