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普林斯顿大学领导的一项新发现可能会颠覆我们对量子材料中电子在极端条件下行为的理解。
在这项新的研究中，研究小组在由钌和氯原子组成的自旋液体中寻找自旋的迹象。在高于绝对零度几分之一的温度和高磁场的存在下，氯化钌晶体进入自旋液态。
这一实验结果验证了几十年前做出的一个预测，即解释最令人费解的物质状态之一——量子自旋液体。量子自旋液体是诺贝尔获得者P. W. Anderson在1973年首次提出的一种即使在零温下也不会发生对称性自发破缺的量子态。
研究人员将三个高灵敏度的温度计连接到放在浴缸中的晶体上，浴缸的温度接近绝对零度。然后，他们将磁场和少量热量施加到一个晶体边缘，以测量其热导率，这个量表示它传导热流的能力。如果自旋存在，它们应该在热导率与磁场的关系图中以振荡模式出现。
他们所寻找的振荡信号非常微小，所以测量需要非常精确地控制样本温度以及在强磁场中仔细校准温度计。
功夫不负有心人，在近三年的一系列实验中，研究人员发现了与自旋相一致的温度振荡，自旋的分辨率越来越高，这为电子是由两个粒子组成的提供了证据，也验证了Anderson在1973年的预言!
研究人员表示，“单从实验角度看，结果实打破了人们在基础物理课上学到的规则。”四十年来，人们一直在寻找这一特征。如果这一发现和自旋解释得到验证，它将极大地推进量子自旋液体领域。
编译/前瞻经济学人APP资讯组
论文链接：
https://dx.doi.org/10.1038/s41567-021-0124