Forskere udvider søgen efter ny tilstand

En nylig opdagelse af University of Arkansas fysikere kunne hjælpe forskere med at fastslå eksistensen af ​​kvante -spin -væsker, en ny tilstand. De har været et mysterium, siden de først blev foreslået i 1970'erne. Hvis det viser sig at eksistere, kvante -spin væsker ville være et skridt i retning af meget hurtigere, næste generations kvanteberegning.

Forskere har fokuseret opmærksomhed og forskning på den såkaldte Kitaev-type spinvæske, navngivet til ære for den russiske videnskabsmand, Alexei Kitaev, der først foreslog det. I særdeleshed, de har kigget grundigt på to materialer - RuCl ₃ og Na ₂ IrO - som kandidater til denne type. Begge har små kvante -spin -tal.

"Traditionelle kandidater er temmelig begrænset til kun disse to, "sagde Changsong Xu, en forsker i Institut for Fysik og første forfatter til et papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

I deres seneste arbejde, U of A -fysikere har i høj grad udvidet antallet af materialer, der kan være kandidater som Kitaev -kvantespinsvæsker ved at se på materialer med højere kvantespinntal, og ved at lægge materialer under fysisk belastning for at justere deres magnetiske tilstande.

"Pludselig, vi indser, at der er snesevis af kandidater, vi kan foreslå, "sagde Xu.

Quantum spin væsker er defineret ved deres usædvanlige magnetiske arrangement. Magneter har en nord- og sydpol, som tilsammen kaldes dipoler. Disse produceres typisk ved elektronernes kvantespin. Inde i et magnetisk materiale, dipoler har en tendens til alle at være parallelle med hinanden (ferromagnetisme) eller periodisk skifte deres op og ned retning (antiferromagnetisme).

I tilfælde af hypotetiske kvante -spin -væsker, dipoler er ikke så velordnede. I stedet, de udviser usædvanlig rækkefølge inden for en lille afstand fra hinanden. Forskellig bestilling skaber forskellige typer spinvæsker.

Xu, sammen med fremragende professor i fysik Laurent Bellaiche og kolleger i Kina og Japan, brugte beregningsmodeller til at forudsige en Kitaev -kvantespin -flydende tilstand i materialer som chromiodid og chrom -germaniumtellurid. Arbejdet, som blev støttet af tilskud fra Arkansas Research Alliance og Department of Energy, vil give forskere mange flere materialer til at studere i en søgning for at bevise eksistensen af ​​kvante -spin -væsker, sagde Xu.