自旋子在石榴石中的 witness 自旋动力学
强关联电子
2026-04-17 v2 其他凝聚态物理
摘要
石榴石中棱格状的半整数自旋铜原子被推测为量子自旋液体态, 其中包含自旋子准粒子。理想情况下, 棱格晶体平面之间是无自旋的锌原子平面。然而，在实际晶体中, 一部分半整数自旋铜原子随机替代位于这些棱格间锌位上。本文重新概念化此类'杂质'原子为探测自旋液体态的量子 witness 自旋, 并引入自旋噪声光谱学以测量 witness 自旋动力学的频率和温度依赖性, 证明其现象学与通过量子自旋液体中自旋子传播所实现的广泛相互作用相一致。最终在约260 mK以下发生尖锐相变, 此时自旋噪声和磁化抗性的性质表明 witness 自旋形成自旋玻璃相。 among 所考察的理论模型, 我们表明只有 Z2 或 U(1) 量子自旋液体中通过自旋子中介 witness 自旋间的相互作用才能解释观察结果, 前者模型更贴合数据。我们的工作表明, 量子机械 witness 自旋可能现在成为广泛适用的探测量子自旋液体物理的工具。
引用
@article{arxiv.2510.11678,
title = {Spinon mediation of witness spin dynamics in herbertsmithite},
author = {Hiroto Takahashi and Jack Murphy and Mitikorn Wood-Thanan and Pascal Puphal and Miguel-Ángel Sánchez-Martínez and Fabian Jerzembeck and Chun-Chih Hsu and Jonathan Ward and Masahiko Isobe and Yosuke Matsumoto and Hidenori Takagi and Stephen J. Blundell and Michael R. Norman and Felix Flicker and J. C. Séamus Davis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.11678},
year = {2026}
}
备注
55 pages, 5 figures, 8 extended data figures