烧绿石冰 U(1) 自旋液体中的 Dirac“磁单极子”：谱与分类

我们研究了烧绿石自旋冰系统上的 U(1) 量子自旋液体。对于诸如 Pr$^{3+}$ 和 Tb$^{3+}$ 的非 Kramers 双重态，我们指出非弹性中子散射不仅探测到低能规范光子，还包含“磁单极子”激发的连续谱。与自旋子不同，这些“磁单极子”纯粹源于量子起源，没有经典类比。我们进一步指出，由于局域磁矩的自旋 1/2 性质，当“磁单极子”在对偶金刚石晶格上跳跃时，它会经历背景对偶“$\pi$”通量。我们随后预测“磁单极子”连续谱具有增强的谱周期性。这一预测可以在非 Kramers 双重态自旋液体候选材料（如 Pr$_2$TM$_2$O$_7$ 和 Tb$_2$TM$_2$O$_7$，其中 TM = “过渡金属”）的现有数据中进行检验。本文进一步讨论了其在 Kramers 双重态系统中的应用及数值模拟。最后，我们基于“磁单极子”和“自旋子”的平移对称性分数化模式，给出了不同对称富集 U(1) 量子自旋液体的一般分类。