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具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的烧绿石海森堡铁磁体中无量子零点涨落的序由涨落

强关联电子 2025-05-27 v2

摘要

序由涨落是指涨落提升偶然的经典基态简并性以稳定一组有序态,这是受挫磁性领域(其中磁矩受到竞争相互作用)中反复出现且突出的主题。迄今为止,这种现象已在量子基态不是经典乘积态的系统中被讨论。在这种情况下,热涨落和量子涨落都起到提升偶然经典简并性的作用,这就引出了一个问题:是否一种序由涨落机制可以在没有另一种的情况下发生。在本文中,我们展示了在具有Dzyaloshinskii-Moriya (DM)相互作用作为主要微扰的铁磁烧绿石海森堡系统中,一条未被探索的序由涨落路径——没有量子零点涨落。我们证明任何共线铁磁态都是精确本征态,而热涨落导致磁化方向出现偏好。使用线性自旋波理论,我们发现各向异性在最低阶作为自由能低温展开中的次主导项出现,正比于T7/2T^{7/2}。因此,我们的结果表明,即使在缺乏驱动量子序由涨落的量子零点涨落的情况下,热序由涨落现象也可能发生,特别是当经典模型的偶然简并基态恰好是量子版本模型的精确本征态时。此外,我们发现当DM相互作用较大时,在非线性自旋波理论框架下,自旋-12\frac{1}{2}系统的完全极化铁磁基态变得不稳定,这一结果可能与最近在[https://doi.org/10.1073/pnas.2403487121]中报道的该自旋-12\frac{1}{2}模型中的量子自旋液体密切相关。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.02391,
  title  = {Order-by-disorder without quantum zero-point fluctuations in the pyrochlore Heisenberg ferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interactions},
  author = {Alexander Hickey and Daniel Lozano-Gómez and Michel J. P. Gingras},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.02391},
  year   = {2025}
}

备注

22 pages, 12 figures