利用色心探测临界自旋液体中的分数化

量子自旋液体（QSLs）是绝缘自旋体系高度纠缠的基态，其中由于量子涨落，磁有序在最低温度下也被抑制。QSL相最非凡的特征之一是其支持被称为自旋子的分数化低能准粒子，这些准粒子携带自旋-1/2但不带电荷。基于晶体材料中色心的弛豫测量——其中金刚石中的氮-空位（NV）中心是被充分研究的例子——提供了一个令人振奋的新平台，用以具有能量和动量分辨率地探测磁性材料的自旋谱函数，并搜寻这些难以捉摸的分数化激发的印记。本工作中，我们从理论上研究了两种原型QSL的色心弛豫测量：具有自旋子费米面的二维U(1) QSL和自旋-1/2反铁磁自旋链。前者以移动、相互作用自旋子的金属性自旋分裂基态为特征，其非常类似于自旋极化费米液体基态，但具有中性准粒子。我们表明，在自旋谱函数中观测到Stoner连续谱和集体自旋波模将为自旋子和分数化的存在提供强证据。在一维中，移动自旋子形成Luttinger液体基态。我们表明自旋谱函数展现出代表集体密度和自旋波模的强烈特征，这些特征以代数方式展宽，其指数由Luttinger参数刻画。讨论了使用NV弛豫测量这些集体模并探测谱权重幂律衰减的可能性。我们还考察了在Heisenberg极限下边缘无关算符如何修正跃迁率。