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    磁单极子再获突破:形成“磁单极子”复合体,预示着新技术出现

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      林奈
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    • 磁单极子再获突破:形成“磁单极子”复合体,预示着新技术出现

      博科园:本文为量子物理学类

      在理解被称为磁单极子“准粒子”行为方面的突破,可能会促使替代电荷的新技术发展。肯特大学科学家们将量子物理学和经典物理学结合起来,研究磁性原子如何相互作用,从而形成被称为“磁单极子”的复合物体。在研究自旋冰材料的基础上,研究小组展示了如何通过翻转单个磁性原子的方向,使单极子从自旋冰晶格的一个位置“跳跃”到另一个位置。

      磁单极子再获突破:形成“磁单极子”复合体,预示着新技术出现

      尽管从理论上讲,在低温下,磁性原子没有足够的能量来做到这一点,但研究小组发现,当单极子到达晶格点时,会引起作用于周围磁性原子磁场的变化,从而使它们能够从“隧道”穿过能量屏障。

      该大学物理科学学院的昆塔尼拉博士说:我们发现的证据表明,这种神秘低温跳跃是通过量子隧穿实现的,这种现象能使量子物体克服一个障碍,根据经典物理定律,这个障碍需要的能量超过了系统所能提供的能量。

      磁单极子再获突破:形成“磁单极子”复合体,预示着新技术出现

      研究证明了形成磁单极子的磁场是横向的,这反过来促使隧道形成,研究计算了这种情况下的单极跳变率,发现它们与现有观测结果基本一致。研究人员认为,更好地理解自旋冰材料中的单极子运动,可能会使未来基于移动磁单极子而不是电荷的技术成为可能。要了解磁单极子的低温行为,包括不寻常的动力学特性和观察量子相干时间演化的可能性。

      磁单极子再获突破:形成“磁单极子”复合体,预示着新技术出现

      关键的一步是定量了解支撑磁单极子跳跃自旋翻转过程,该研究在量子处理单离子的框架下处理这个问题,该问题受相邻离子的晶体、交换和偶极场的影响。通过对基本量子力学机制的研究,从而发现了一个依赖于局域自旋构型的跳跃速率双峰分布,与实验中提取的速率基本一致。同时发现一种更为明显的时间尺度分离,这是多体动力学可能性的信号。

      博科园|研究/来自:肯特大学

      参考期刊《物理评论快报》

      DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.067204

      博科园|科学、科技、科研、科普

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      你端坐在那里,我才知道我有多么浅薄,我曾忘情于两汉的歌赋,我曾惊讶于唐宋诗词,也曾流连于宋元的曲牌,如今而你才是人世间真正的圣人。
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