麻省理工學院(MIT)近日展示了一種全新磁性的存在,證實了早先的預言。在此之前,我們只知道兩種磁性:“鐵磁性”(Ferromagnetism)就是條形磁鐵、指南針里的磁性,幾個世紀前我們的祖先就了解它了,同性相斥異性相吸,內(nèi)部所有原子的磁運動或者磁性方向是相同的;“反鐵磁性”(Antiferromagnetism),金屬和合金內(nèi)部的磁場,原子磁運動方向相反且互相抵消,從而可以有序地排列,硬盤磁頭就是基于這種原理的。
反鐵磁性的預言和發(fā)現(xiàn)讓Louis Neel、Clifford Shull分別在1970年、1994年贏得了諾貝爾物理學獎,而后者就是MIT的一名教授。
而新發(fā)現(xiàn)的第三種磁性叫做“量子自旋液體”(Quantum Spin Liquid/QSL),來自一種從礦物中提出的固態(tài)晶體“herbertsmithite”,但磁性卻很像液體里的分子,內(nèi)部每個粒子的磁方向都是持續(xù)混亂的。
MIT物理學教授Young Lee指出:“我們證明了,磁性還有第三種基礎狀態(tài)。材料內(nèi)部的磁方向毫無秩序,或者說沒有固定的磁矩,但(粒子)之間有強烈的相互作用,而且因為量子效應,它們不會固定在某個的地方?!?BR> 雖然很難直接測量或者證實這種特殊磁性狀態(tài),不過MIT聲稱他們得到的是最強有力的實驗數(shù)據(jù),完全可以將理論模型證明為現(xiàn)實物理系統(tǒng)。
普林斯頓大學教授Philip Anderson 1987年第一次提出了這種新的
磁性概念,認為它可能會和高溫超導體有關。Young Lee表示:“從那之后,物理學家就一直想得到這種狀態(tài),但直到最近幾年我們才取得了實質性進展?!?BR> Young Lee和他的同事花了十個月的時間,在去年成功得到了一塊足夠大、足夠純凈的herbertsmithite,然后就一直在鉆研它的屬性,并最終驗證了QSL磁性的存在,期間還使用了中子散射(neutron scattering)技術進行測量。
接下來大家應該會問,這種新的磁性會有什么用?前言物理理論轉換成實際應用成果往往需要很長的時間,這次也不例外。研究人員指出,這一發(fā)現(xiàn)可能會帶來數(shù)據(jù)存儲(新型存儲器)、計算機通信(遠程量子纏繞)的重大突破,造就新型量子計算機,或者實現(xiàn)真正的高溫超導體——可在常溫而非零下200℃下工作的超導體。
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