非Kramers烧绿石中竞争规范场与熵驱动的自旋液体到自旋液体相变

规范理论是理论物理中的有力工具，可将复杂现象化简为简单原理，并被用于高能物理与凝聚态物理。在后者中，规范理论日益流行于刻画自旋液体中的复杂自旋关联——自旋液体是一种奇异的物质态，其中量子自旋的动力学即使在绝对零度也永不停止。我们考虑三维烧绿石晶格上的自旋系统，其中演生规范场不仅描述零温下的自旋液体行为，还关键地决定了系统的温度演化：不同的规范场在不同温度区间产生不同的自旋液体相。首先聚焦于经典自旋，在中等温度区间，系统展现出演生矢量与矩阵规范场的不寻常共存，其中前者为经典自旋冰系统所熟知，而后者与分形子准粒子（fractonic quasiparticles，一种具有受限运动能力的奇特激发）相关。降温时，系统转入低温相，其中熵选择机制使矩阵规范场对应的自由度退布居，使系统呈现类自旋冰特征。我们进一步提供数值证据表明，在相应的量子模型中，具有矢量与矩阵规范场共存的自旋液体在自旋相互作用的参数空间中于零温以下存在有限的稳定窗口。最后，我们讨论了我们的发现对非Kramers烧绿石材料的相关性。