三角晶格上自旋-1/2反铁磁体在磁场中的反常动力学

我们从理论上讨论了三角晶格上自旋-1/2海森堡反铁磁体在磁场 $\bf H$ 中的动力学性质。我们使用最近提出的键算符理论，该理论作用于包含三个自旋的整个磁原胞的量子态。这一技术能准确描述短程自旋关联，并对在其他方法中作为常规低能准粒子（例如磁振子）束缚态出现的基本激发提供定量描述。在与先前数值和分析结果定量一致的情况下，我们观察到随磁场增大而出现四种共面自旋排列的相：三子晶格Y相、共线“上-上-下”(UUD)态、非共线V相以及共线完全极化(FP)态。我们证明，除磁振子外，UUD态中存在自旋-0的基本激发，其中之一寿命较长且其谱位于磁振子能支之下。该模式起源于 $H=0$ 处的高能准粒子，并且仅在纵向自旋关联函数中产生反常。在V相中，我们获得了多个短波自旋激发，它们在半经典自旋波理论中无对应物。我们展示了经由非共线V相（其中纵向与横向通道混合）从一个共线态(UUD)到另一个共线态(FP)的过程中准粒子谱高度非平凡的磁场演化。特别地，UUD态中自旋-0能支的某些部分成为FP相中自旋-1（磁振子）能支的一部分，而某一磁振子能支的某些部分转变为自旋-2能支的一部分。这样的演化用任何常规分析方法都极难发现。我们的结果与最近在 $\rm Ba_3CoSb_2O_9$、$\rm KYbSe_2$ 和 $\rm CsYbSe_2$ 中获得的中子实验数据吻合良好。