作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 传导热量并沿其长度旋转的独立自旋链阵列
红色显示的准粒子相互作用并相互碰撞，形成一种奇怪的流体，其KPZ普遍性出现在远距离和远距离上
信用:美国橡树岭国家实验室
S
处
能量的
经典流体力学定律对于描述由许多粒子组成的系统的行为(即
e
多体系统)达到局部平衡状态后
这些定律通过所谓的流体动力学方程来表达，这是一组描述水或其他流体运动的数学方程
橡树岭国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员最近进行了一项研究，探索量子海森堡自旋1/2链的流体力学
他们发表在《自然物理学》上的论文表明，1D海森堡反铁磁物质的自旋动力学(I
e
KCuF3)可以有效地用与所谓的卡达尔-张普适类一致的动力学指数来描述
“我和乔尔·摩尔相识多年，我们都对量子磁体感兴趣，在这里我们可以探索和测试物理学中的新思想；“我的兴趣是实验性的，乔尔的兴趣是理论性的，”进行这项研究的研究人员之一艾伦·滕南特告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“很长一段时间以来，我们都对量子系统中的温度感兴趣，这个领域最近出现了许多新的见解，但我们没有在任何项目上合作过
" 不久前，当摩尔参观橡树岭国家实验室参与创建该研究所的量子科学中心时，他与滕南特分享了他的一些想法
他特别向滕南特讲述了他正在探索的一个迷人的假说，这个假说与量子自旋链中流体力学发展的非凡方式有关
滕南特已经进行了许多研究，调查二维和三维磁体中流体力学的出现，他对摩尔的假设非常感兴趣
最终，他们决定合作进行一个研究项目，探索这个新想法
研究人员的测量是在高质量的氟化钾铜单晶上进行的
中子从铜原子的量子自旋中散射出来
然后分析散射以提取沿着链的自旋输运
信用:美国橡树岭国家实验室
S
处
能量的
“我之所以对流体力学感兴趣，是因为我们的经典行为定律是如何从原子尺度的量子相互作用演变而来的，”滕南特说
“乔尔的关键点是，海森堡链的动力学中隐藏着大量守恒定律，这意味着原子尺度的量子效应可以在中观和微观尺度上感受到
我在自旋链上工作了几十年，认为我们对它们有很好的理解，所以这是我非常想测试的东西，因为它带来了一个全新的视角
" 作为最近研究的一部分，加州大学伯克利分校摩尔研究小组的两位物理学家尼克·谢尔曼和马克西姆·杜邦进行了一系列模拟，旨在展示量子自旋链中的流体力学
这些模拟揭示了一种不寻常的尺度形式的散射，这种散射存在于研究人员之前忽略的能量和波矢区域
“实验性地复制这些模拟似乎很有挑战性，但我知道从来没有人在需要的条件下进行过实验，所以有机会发现一些有趣的东西，”滕南特说
为了进行实验，滕南特、摩尔和他们的同事决定使用KCuF3，这是一种著名的、被广泛研究的1D海森堡反铁磁体
为了测量相关性，他们使用了一种被称为飞行时间中子散射的技术，特别关注高温下非常小的频率
滕南特说:“我们需要一个非常好的解决方案，艾伦·谢(在这个项目上做了大量工作的博士后)和我都怀疑我们是否能看到我们希望观察到的效果。”
“我们将实验视为一次试运行，但很快就可以明显看出，很可能会出现预期的规模
" 橡树岭国家实验室散裂中子源的鸟瞰图，中子散射实验在红杉仪器上进行
信用:美国橡树岭国家实验室
S
处
能量的
研究人员收集的数据必须仔细处理，还要考虑到背景噪音或低分辨率造成的影响
然而，最终，滕南特和他的同事们清楚地观察到一个信号，暗示了他们预测的标度
在他们的实验中，研究小组加热了KCuF3，直到它变成量子准粒子的致密相互作用气体
然后，他们使用中子，通过将他们观察到的散射与磁相关性联系起来，来探测这种物质如何在长距离和时间尺度上携带自旋
“我们在一种量子材料中观察到了著名的卡尔达尔-帕里西-张宇宙行为，它来自广泛的非量子系统，”说
“这一观察证实了一个重要的假设，它将宏观行为的出现与原子尺度联系起来
所涉及的物理学非常复杂，所以证明允许进行定量预测的一般原理是很重要的
" 物理学家对量子材料中的热和自旋输运仍然了解甚少
然而，一些研究导致了对这些系统中所谓的“奇怪流体”行为的意外观察
滕南特和他的同事发现了这种不寻常行为的一个例子，可以用现有的物理理论来解释
将来，他们使用的实验方法和技术也可以应用于其他材料，这最终可以拓宽目前对这些材料及其流体力学的理解
“我们现在正致力于利用磁场来破坏导致卡尔达尔-帕里西-张行为的守恒定律，以探索其对常规弹道和扩散输运行为的破坏，”滕南特说
“我们也在寻找具有更大量子数的材料，它们应该更经典
最后，我们将把实验方法应用于其他磁体，如自旋液体，这对于理解原子尺度相互作用中输运行为的出现是很重要的
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
