准一维各向异性海森堡磁体中的自旋子禁闭
强关联电子
2017-08-23 v1
摘要
禁闭是指具有分数量子数的粒子结合在一起形成具有整数量子数的准粒子的过程。组成粒子被一种吸引力所禁闭，该吸引力的强度随粒子间距的增加而增加，因此单个粒子无法孤立存在。这种现象在粒子物理学中众所周知，其中夸克被禁闭在重子和介子中。类似的现象发生在某些磁性绝缘体中；即弱耦合的自旋 S=1/2 链。这些系统中的集体激发是自旋子 (S=1/2)。在低温下，链间的弱耦合可以诱导自旋子对之间产生一种随间距增加而增强的吸引力，从而导致禁闭。在本文中，我们利用非弹性中子散射研究了准一维 S=1/2 XXZ 反铁磁体 SrCo2V2O8 中的自旋子禁闭现象。在奈尔温度 (TN) 以上观察到了自旋子激发，与既定理论定量一致。在 TN 以下，自旋子对被禁闭，并观察到了具有纵向和横向极化的两序列类介子束缚态。我们使用了多种理论方法来解释数据。一种基于切空间矩阵乘积态 (Tangent-space Matrix Product States) 的新理论技术对数据给出了非常完整的描述，不仅与束缚模式的能量吻合良好，也与它们的强度吻合良好。我们还成功解释了温度对激发的影响，包括实验观察到的 TN 以下纵向模式之间的热致共振，以及 TN 以上热激发自旋子态之间的跃迁。总之，我们的工作确立了 SrCo2V2O8 作为准一维量子磁体中自旋子禁闭的一个完美范例，并提供了对该过程的全面图景。
引用
@article{arxiv.1705.01259,
title = {Spinon confinement in a quasi one dimensional anisotropic Heisenberg magnet},
author = {A. K. Bera and B. Lake and F. H. L. Essler and L. Vanderstraeten and C. Hubig and U. Schollwock and A. T. M. N. Islam and A. Schneidewind and D. L. Quintero-Castro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.01259},
year = {2017}
}
备注
17 pages, 18 figures, submitted to PRX