Hemos probado las excitaciones magnéticas de Ba2CoSi2O6Cl2 directamente a través de mediciones de dispersión de neutrones inelásticos. Los cinco tipos observados de excitación magnética no tienen dispersión dentro de los límites de resolución, y por lo tanto se verifica que las excitaciones de triplete están localizadas. Crédito:Tecnología de Tokio
Además de los sólidos, líquidos y gases, Se pueden generar estados de materia más exóticos en materiales específicos bajo condiciones especiales. Estos estados son de gran interés para los físicos porque proporcionan una comprensión más profunda de los fenómenos cuánticos.
El condensado de Bose-Einstein es uno de esos estados de la materia que se produce a temperaturas muy bajas. En este estado, la mayoría de las partículas constituyentes del condensado se encuentran en el llamado "estado fundamental, "en su menor energía posible, y los fenómenos cuánticos microscópicos se pueden observar fácilmente. Curiosamente, este estado también puede ser exhibido por cuasipartículas, que no son partículas reales, sino que representan excitaciones microscópicas colectivas en un sistema y, por lo tanto, pueden usarse para describir el sistema de una manera simplificada, pero de una manera muy útil.
Magnones, un tipo de cuasipartícula que se manifiesta en materiales magnéticos, son excitaciones colectivas que se originan a partir de electrones en un cristal. Los magnones normalmente pueden saltar entre diferentes lugares del cristal; sin embargo, en algunos compuestos y bajo el efecto de un campo magnético, pueden quedar atrapados en una especie de situación catch-22, lo que da como resultado una cristalinidad rígida. Este es un fenómeno cuántico muy interesante llamado "cristalización de magnones, "en el que se dice que los magnones están en un estado" frustrado ".
Para explorar este efecto peculiar, un equipo de científicos dirigido por el profesor Hidekazu Tanaka de Tokyo Tech trabajó en la caracterización de las excitaciones magnéticas que ocurren en un aislante magnético, Licenciado en Letras 2 CoSi 2 O 6 Cl 2 . Realizaron experimentos de dispersión de neutrones, en el que se dispararon rayos de neutrones sobre Ba 2 CoSi 2 O 6 Cl 2 cristales a diferentes energías y ángulos para determinar las propiedades de los cristales. Según los resultados de estos experimentos, El equipo demostró que la cristalización de magnones se produce en Ba 2 CoSi 2 O 6 Cl 2 y atribuyó el origen de este estado ordenado a las interacciones electrónicas fundamentales en el material, desde una perspectiva de la mecánica cuántica. "Hasta hace poco, Los estudios experimentales sobre cristalización de magnones se han limitado al compuesto SrCu de Shastry-Sutherland. 2 (BO 3 ) 2 , y este estudio es un intento de investigar este fascinante fenómeno cuántico en un material diferente, "comenta el Prof. Tanaka.
Comprender el orden de los magnones y sus efectos sobre las propiedades magnéticas micro y macroscópicas de los cristales podría proporcionar a los investigadores información valiosa para correlacionar la física de la materia condensada con los principios de la mecánica cuántica. "Este trabajo muestra que los imanes cuánticos altamente frustrados proporcionan áreas de juego para la interacción de partículas cuánticas, ", concluye el profesor Tanaka. Se requieren estudios adicionales para comprender mejor el Ba 2 CoSi 2 O 6 Cl 2 sistema y ganar un punto de apoyo más profundo en la mecánica cuántica y sus aplicaciones potenciales.
