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半量子漩渦

2011/03/01 | | 標籤:

(圖援用自原文)

在多數已知的半導體中,電子成對形成自旋單一態(spin singlets),這是自旋向上及自旋向下具有零角動量(angular momentum)的組合。

不過,在包括鍶釕酸鹽(Sr2RuO4,或SRO)的少數材料中,上述電子對則形成自旋三重態(spin triplets)。於SRO中,此些三重態被認為形成一種能以兩個微弱交互作用的超流體凝態(superfluid condensates)所呈現的形態,一個自旋向上,另一個自旋向下。這種排列形式能支撐半量子的渦旋(half-quantum vortices:HQVs)。由於HQVs在量子計算方面的諸多潛在應用,因而已受到理論學家們的廣泛研究及實驗者們的探索。

目前,由美國伊利諾大學香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)Raffi Budakian領導的研究人員業已發現HQVs於SRO中的證據。(如原文上圖)他們在一根懸臂上安置了一個微米大小的SRO環,並藉由觀察沿著該懸臂(Hx)微弱的振盪磁場如何影響該懸臂的諧振振盪(resonant oscillation),來監測此環的磁矩(magnetic moment)。如原文下圖,他們發現,該環正常的掃描Hz(scanning Hz)沒有額外的靜態Hx時,感應了屬於即將成為全量子渦旋之正確大小及位置的磁化階梯(magnetization steps)。

當他們添增夠強的靜態Hx時,此些階梯變成一半高的增量,這與HQVs的存在是相一致的。為了強化上述事實,此些研究人員使用不同的半導體及較大的SRO樣本重做上述實驗,結果皆未發現半高的階梯。

原文網址:http://blogs.physicstoday.org/update/2011/01/half-quantum-vortices-1.html
翻譯:peregrine
本文轉載自PEREGRINE科學點滴

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