太赫兹二维相干光谱学打开探索量子自旋液体的新窗口

作者: Quanta Yuan

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-07-04 12:51:44

本文介绍了量子自旋液体的特性及其探测方法,特别是太赫兹二维相干光谱学在探测自旋子中的应用。通过这种新兴实验技术,可以解析自旋子的连续吸收谱,揭示自旋子的动力学特性。

量子自旋液体是一种出现在量子磁体中的新奇物态。与通常磁性体系相比,量子自旋液体呈现出许多独特的物理现象,特别是所谓的分数化现象。通常磁性体系中的准粒子是磁振子,携带一个单元的自旋角动量。量子自旋液体中的准粒子是自旋子,携带半个单元的自旋角动量。自旋子的这种一分为二的特性是自旋子的主要实验特征。实验中探测自旋子,需利用外部扰动将自旋子激发出来,检测这些准粒子的动量和能量吸收,从中提取关于它们的信息。

自旋子的这种连续吸收谱被当作是自旋子存在的实验证据。但是连续谱给进一步分析自旋子的物理性质带来了挑战。最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心凝聚态理论与材料计算实验室的万源副研究员与美国约翰霍普金斯大学物理系的实验学家Peter Armitage教授从理论上提出,太赫兹二维相干谱学这种新兴实验技术可以给自旋子探测这个长期难题打开突破口。

万源与Armitage的研究发现,自旋子的太赫兹二维光谱中存在一个类似于光子回波的“自旋子回波”信号,该自旋子回波信号可以用来拆解前述的连续谱,并提取自旋子动力学的新信息。

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