据美国物理学家组织网8月15日报道,美国马里兰大学伯克分校联合量子研究所(JQI)、美国国家标准与技术研究院(NIST)和乔治敦大学的科学家揭示了物质的量子状态——自旋液体的存在机理,有望加深科学家对超导性的理解。相关研究结果发表在8月12日出版的《物理学评论快报》上。

  自旋液体不是人们能触摸到的物质,它像一个有序排列的原子阵列内的磁无序状态。自旋是所有磁现象的关键。例如,在铁磁铁中,原子自旋采用同样的方式排列。而在反铁磁铁中,原子的自旋方向会上下改变,上世纪80年代发现的高温超导材料就是如此。

  科学家们表示,可能存在着更复杂、更令人感兴趣的磁排列,它可能会产生量子自旋液体。比如,有一个等边三角形的反磁铁,每个角上都有一个原子自旋,其中一个自旋向上,一个自旋向下,那么第三个原子采用什么方向自旋呢?它不可能同时与前两个方向相反,因此,物理学家用“挫败”来描述所有需求无法得到满足的情况。这种“挫败”现象随处可见,一个“挫败”自旋系统的妥协是同时存在很多自旋方向,量子系统允许出现这种叠加状态。