İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləriSpin-1/2 kaqome kvant spin maye namizədi herbertsmititin tək kristal nümunəsi. Kredit: Lee qrupu, Stanford Universiteti.

Kvant spin mayeləri, spinlərin (yəni elektronların daxili bucaq impulsu) nizamlı bir qanunauyğunluğa düşmədiyi və hətta son dərəcə aşağı temperaturlarda belə dalğalanmağa davam etdiyi maddənin ekzotik hallarıdır. Bu hal, hissəciklərin bir-biri ilə əlaqəli olmasına səbəb olan kvant effekti olan yüksək dolaşıqlıqla xarakterizə olunur və beləliklə, birinin halı digərlərinin hallarına, hətta uzun məsafələrdə belə təsir göstərir.

SLAC Milli Sürətləndirici Laboratoriyası və Stanford Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda atomların kaqome qəfəsi kimi tanınan müəyyən bir şəkildə düzüldüyü bir maqnit materialı olan kaqome materialında daxili kvant spin maye davranışına dair dəlillər topladılar. Onların ” Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş tapıntıları kvant spin maye vəziyyətlərinin əsasını təşkil edən fundamental prinsipləri daha da müəyyən etməyə kömək edə bilər.

Məqalənin baş müəllifi Yanq S. Li Phys.org-a bildirib ki, “Son 20 ildən çoxdur ki, kvant spin mayelərini anlamaqda maraqlıyam. Bunlar kvant maddəsinin yeni və maraqlı hallarıdır. Prinsipcə, onların əsas halları real materiallarda olduqca nadir hallarda rast gəlinən uzun mənzilli kvant dolaşıqlığına malik ola bilər.”

“Mənim qrupum kvant spin mayesi (QSL) namizədlərinin tək kristal nümunələrini sintez edib, çünki kristallar güclü neytron səpələnmə texnikalarından istifadə edərək spin həyəcanlarının ətraflı ölçülməsi üçün vacibdir.”Spin-1/2 kaqome kvant spin maye namizədi Zn-barlowitin tək kristal nümunələri. Kredit: Lee qrupu, Stanford Universiteti.

Əvvəlki işlərinin bir hissəsi olaraq, Li və həmkarları spin-1/2 kaqome materialı herbertsmitdə ekzotik həyəcanlanmaların mövcudluğuna işarə edən müşahidələr topladılar. Onların bildirdiyi həyəcanlanmaların kvant spin maye vəziyyətlərinin güclü bir əlaməti olduğu güman edilirdi.

Li bildirib ki, “Əvvəlki nəticələrin ümumiyyətlə QSL vəziyyətinə tətbiq oluna biləcəyini və ya sadəcə tədqiq olunan materiala xas olub-olmadığını soruşmaq olar. Bu məqalədə biz bu sualı həll etmək üçün təcrübələr aparmaq məqsədilə yeni kaqome QSL materialı Zn-barlowitdən kristallar hazırladıq.”

Kaqome maqnitlərində kvant vəziyyətlərinin araşdırılması

Əvvəlki müşahidələrinə əsaslanaraq, Li və həmkarları Zn-barlovit kimi tanınan kaqome qəfəsli yeni bir maqnit materialını araşdırmağa başladılar. Əvvəlcə onlar materialın yüksək keyfiyyətli nümunələrini sintez etdilər və onları çox aşağı temperaturlara qədər soyutdular ki, burada onun əsas (yəni ən aşağı enerjili) vəziyyətini araşdıra bilsinlər.

Daha sonra onlar yüksək qətnaməli qeyri-elastik neytron səpilmə kimi tanınan bir texnikadan istifadə etdilər ki, bu da spinlərin enerjini necə udduğunu və buraxdığını öyrənmək, tək Zn-barlowit kristallarında həyəcanları ölçmək üçün istifadə edilə bilər. Nəhayət, müşahidələrini sıxlıq matrisinin yenidən normallaşdırılması qrupu (DMRG) kimi tanınan ədədi yanaşmadan istifadə edərək əldə edilən nəzəri proqnozlarla müqayisə etdilər.

Li izah etdi ki, “Neytronlar materialların dərinliyinə nüfuz edə və aktiv kaqome təbəqələrindəki spin-1/2 momentlərindən səpələnə bilər”.

“Səpələnmə nümunəsi bizə iki vacib mikroskopik məlumat verir. Birincisi, spin istiqamətlərinin fəzada necə korrelyasiya olunması, ikincisi isə onların zamanla necə dəyişməsidir. Bu ölçmələr göstərdi ki, kaqome spinlərinin əsas həyəcanlanmaları tipik “maqnon” həyəcanlanmalarının fraksiyalaşdırılmış hissələri olan “spinonlar” şəklində görünür.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Kagome materiallarında universal kvant spin maye davranışı

Komandanın Zn-barlowitdə müşahidə etdiyi ekzotik davranış, əvvəllər herbertsmititdə müşahidə etdikləri həyəcanlanmalarla uyğun idi. Buna görə də, onların tədqiqatı göstərir ki, eyni kvant spin maye halı bir çox məlum kaqome materialında universal olaraq mövcuddur.

Li bildirib ki, “Bu sahədə uzun müddətdir axtarılan məqsəd, QSL-in yerüstü vəziyyətinə dair təkzibolunmaz dəlillərə malik ən azı bir real material (və ya əlaqəli materiallar ailəsi) üzrə konsensusa nail olmaqdır”.

“Bu, həmin materialla əlaqəli müvafiq nəzəri proqnozlara uyğun gələn ətraflı eksperimental məlumatların olmasını tələb edir. SLAC Milli Sürətləndirici Laboratoriyası tərəfindən dəstəklənən bu məqalədəki işimiz, müəyyən bir QSL əsas vəziyyəti üçün nəzəri hesablamalarla yaxşı uyğunlaşan spin korrelyasiyaları haqqında ətraflı məlumat verir. Düşünürəm ki, nəticələrimiz bu ümumi məqsədə doğru daha bir vacib addımdır.”

Li və həmkarları tərəfindən dərc edilən yeni nəticələr tezliklə kvant spin maye vəziyyətlərinin və onların unikal imzalarının anlaşılmasına töhfə verə bilər. Gələcəkdə bu vəziyyətlərin daha yaxşı başa düşülməsi potensial olaraq perspektivli yeni kvant texnologiyalarının inkişafına təsir göstərə bilər.

” Kvant spin mayeləri real materiallarda təsdiqləndikdən sonra, onların ekzotik kvant dolaşıqlıq xüsusiyyətlərinin kvant məlumatlarının saxlanması və ya kvant hesablanması kimi sahələrdə tətbiq oluna biləcəyinə ümid etmək olar”, – deyə Li əlavə edib.

“Hazırda mən hələ də bu kvant maqnitlərinin fundamental fizikasını anlamaqla məşğulam. Kvant dolaşıqlığının eksperimental zondları hazırda çatışmır. Materiallarımızdakı kvant dolaşıqlığını dolayı yollarla xarakterizə etməyin yeni yollarını araşdırmaq və ümid edirəm ki, daha birbaşa yollar tapmaq maraqlı olardı.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Aaron T. Breidenbach və digərləri, Namizəd spin-1/2 kaqome kvant spin maye materiallarında universal spin həyəcanlanmalarının müəyyən edilməsi, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03069-3 . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2504.06491

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası , arXiv  

© 2025 Science X Network