No se conoce ninguna forma de probar que exista un «líquido de giro cuántico» tridimensional, por lo que los físicos de Rice University y sus colaboradores hicieron la siguiente mejor cosa: mostraron sus cristales únicos de cerio, circonio, pirocloro, tenían las cosas correctas para calificar como el primer 3D posible. Versión del estado de la materia largamente buscado.

 

A pesar del nombre, un líquido de espín cuántico es un material sólido en el que la propiedad extraña de la mecánica cuántica (enredo) garantiza un estado magnético similar al líquido.

 

En un artículo esta semana en Nature Physics, los investigadores ofrecieron una gran cantidad de pruebas experimentales, incluidos experimentos cruciales de dispersión de neutrones en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) y experimentos de relajación de espín de muones en el Instituto Paul Scherrer de Suiza (PSI), para apoyar su El caso de que el cerio zirconio pirocloro, en su forma de cristal único, es el primer material que califica como un líquido de espín cuántico 3D.

 

«Un líquido de giro cuántico es algo que los científicos definen en función de lo que no se ve», dijo Pengcheng Dai de Rice, el autor correspondiente del estudio y miembro del Centro de Materiales Cuánticos de Rice (RCQM). «No se ve un orden de largo alcance en la disposición de los giros. No se ve el desorden. Y varias otras cosas. No es esto. No es eso. No hay una identificación positiva concluyente».

 

Se cree que las muestras del equipo de investigación son las primeras de su tipo: Pyrochlores debido a su proporción de 2 a 2 a 7 de cerio, circonio y oxígeno, y cristales individuales porque los átomos dentro de ellos están dispuestos de forma continua e ininterrumpida. enrejado.

 

«Hemos hecho todos los experimentos que pudimos pensar en este compuesto», dijo Dai. «(La coautora del estudio) El grupo de Emilia Morosan en Rice hizo un trabajo de capacidad térmica para demostrar que el material no experimenta una transición de fase a 50 milikelvin. Hicimos una cristalografía muy cuidadosa para mostrar que no hay desorden en el cristal. experimentos que demostraron una ausencia de orden magnético de largo alcance hasta 20 milikelvin, e hicimos experimentos de difracción que mostraron que la muestra no tiene vacío de oxígeno u otros defectos conocidos. Finalmente, hicimos una dispersión inelástica de neutrones que mostró la presencia de una excitación por espín continuo, que puede ser un sello de líquido de giro cuántico, hasta 35 milikelvin «.