Физикам впервые удалось "увидеть" новый тип квантовых квазичастиц

Российские ученые из МФТИ и их зарубежные коллеги смогли экспериментально подтвердить существование нового типа квазичастиц – спинонов, которые возникают внутри спиновых жидкостей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

"Исследованные нами материалы поглощали электромагнитные волны сильнее, чем, казалось бы, они должны были это делать. Причиной этого было возбуждение спинонов", – пояснила Елена Жукова из МФТИ. Этот эффект, по ее словам, нужно учитывать при создании устройств квантовой электроники.

В рамках проекта Жукова и ее коллеги изучали свойства квантовых спиновых жидкостей. Последние представляют собой набор атомов или ионов, у которых спины электронов ведут себя хаотичным образом даже при низкой температуре. Ученые давно задавались вопросом о причинах такой хаотичности квантовых спиновых жидкостей. По мнению физиков, на это влияют так называемые спиноны, или особые квазичастицы, которые перемещаются в жидкости, позволяя электронам "обмениваться" спинами, даже будучи на значительном расстоянии друг от друга.

О существовании спинонов известно с 1973 года, но до сих пор ученым не удавалось "увидеть" одиночные спиноны и исследовать их свойства. Это впервые получилось у физиков из МФТИ и из зарубежных коллег, которые сумели подобрать правильный материал и условия эксперимента.

"Наше исследование говорит, что для того, чтобы обнаружить спиноны, необходимо использовать так называемые моттовские изоляторы", – отметила Жукова. Моттовским изолятором физики называют экзотический квантовый материал, сочетающий свойства как изолятора, так и проводника.

Ученые рассчитывают, что это открытие поможет лучше понять, как работают квантовые спиновые жидкости и как использовать их на практике.