德国亥姆霍兹研究中心协会 在基态,磁矩要么向上要么向下,与外部磁场反平行的自旋(红色)永远不会在一起(右)
通过激发,进一步的自旋可以反平行排列,形成贝特链(白色自旋,左侧)
信用:HZB 90年前,物理学家汉斯·贝特假设在某些磁性固体中会出现不寻常的图案,即所谓的贝特弦
现在,一个国际团队已经首次成功地通过实验检测到了这种贝瑟琴弦
他们在各种中子设备上进行了中子散射实验,包括在HZB的伯二号的独特高磁场磁体
实验数据与贝特的理论预测非常吻合,再次证明了量子物理的威力
晶体中原子的规则排列允许复杂的相互作用,从而导致新的物质状态
有些晶体只有一维的磁相互作用,即
e
,它们是一维磁性的
此外,如果连续的磁矩指向相反的方向,则晶体包含一维反铁磁物质
汉斯·贝特在1931年首次从理论上描述了这个系统,也预测了指向一个方向的两个或多个连续时刻的弦的激励的存在,这种弦被称为贝特弦
然而,在正常的实验条件下,这些弦状态是无法观察到的,因为它们是不稳定的,并且被系统的其他特征所掩盖
本文中使用的技巧是通过施加磁场来隔离弦
现在,围绕HZB物理学家贝拉莱克和她的同事阿努普·贝拉的国际合作第一次能够实验性地识别和表征真实固体中的贝瑟弦
该团队制作了锶钴2V2O8晶体,这是一种一维反铁磁模型系统
只有钴原子有磁矩,它们都沿一个方向排列,相邻的磁矩相互抵消
在柏林中子源BER,在高达25的极高磁场下用中子研究样品是可能的
9特斯拉
从这些数据中,物理学家得到了样品的相图作为磁场的函数,以及关于内部磁模式的进一步信息,这些信息可以与由吴健达领导的理论小组量化的Bethe的想法相比较
“实验数据与理论非常吻合,”教授说
贝拉湖
“我们能够清楚地识别两条甚至三条贝瑟弦链,并确定它们的能量依赖性
这些结果再次向我们展示了量子物理是如何出色地工作的
"
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