量子磁体中磁子诱导的长程关联及其中子散射特征

我们考虑了量子铁磁体和反铁磁体中磁子与纵向序参量涨落的耦合，以及由此产生的纵向磁化率的奇异行为。在经典磁体中，众所周知，由磁子诱导的长程关联导致在维度 2<d<4 下铁磁体和反铁磁体均呈现形式 $1/k^{4-d}$ 的奇异波数依赖。在零温度我们发现两种情况之间的深刻差异。与朴素幂次计数一致，量子反铁磁体中的纵向磁化率在 1<d<3 时按 $k^{d-3}$ 标度，而量子铁磁体中类似的结果 $k^{d-2}$ 由于标度函数为零而缺失。纵向磁化率中这种非解析性的缺失是由于量子铁磁体基态中缺乏磁子数涨落；而对其他涨落敏感的关联函数确实表现出简单幂次计数所预测的行为。同样令人感兴趣的是动力学行为，表现为动力学结构因子的纵向部分，其可通过中子散射直接测量。对于铁磁体和反铁磁体，在磁子频率处均存在对数奇异性，其前因子随 $T\to 0$ 而消失。在反铁磁情况下，还存在 T=0 时的非零贡献，而铁磁体中没有。由于淬灭无序引起的磁子阻尼恢复了铁磁情况下纵向磁化率的预期标度行为；若序参量不守恒，则按 $k^{d-2}$ 标度，若守恒则按 $k^d$ 标度。我们对二维和三维系统在 T=0 以及低温极限下均给出了详细预测，并讨论了各种非解析行为背后的物理。