科學網—科學家首次探測到虛磁場中「李—楊零點」

2020-12-05 科學網

 

本報訊（記者楊保國）近日，中國科學技術大學教授杜江峰團隊和香港中文大學合作，在多體系統量子模擬方面取得重要進展，在國際上首次成功實現探測虛磁場中「李—楊零點」實驗。該研究發表在《物理評論快報》上。

1952年，李政道和楊振寧證明了Ising鐵磁模型在複數域內存在可以使系統配方函數為零的點（即「李—楊零點」），通過「李—楊零點」，我們可以獲得系統各種熱力學性質，這對於多體系統的相變研究有重要意義。由於這些零點存在於虛磁場條件下，「李—楊零點」一直以來被認為僅僅存在於理論中，實驗上直接探測非常困難。

香港中文大學教授劉仁保等人的理論研究表明，如果引入一個與系統耦合的探測比特，則該探測比特量子相干在時間域上的零點和該系統的「李—楊零點」存在一一對應關係，說明「李—楊零點」實驗上的直接觀測是可能的。

該團隊利用亞磷酸三甲酯的分子，其中的磷核自旋作為探測比特，9個氫核自旋模擬Ising鐵磁系統，通過核磁共振方法，首先將磷核自旋製備到自旋向上和向下的量子疊加態，然後觀測其量子相干隨時間的演化，首次在實驗上直接觀測到該系統的「李—楊零點」，並通過這些零點研究了系統的自由能和相變現象。

專家稱，這是虛磁場中「李—楊零點」在實驗中的第一次直接觀測，不僅在統計物理中極為重要，同時對研究複雜實際體系中隱藏在物理參數複數域內新的物理現象提供了一種新的方法和實驗實現的可能性。

該研究成果得到了專家同行的高度評價，被選為「編輯推薦」論文發，同時美國物理協會網站「物理」欄目以「視點（Viewpoint）」形式對該研究成果作了《真實世界中的虛磁場》的專題介紹。

《中國科學報》 (2015-01-27 第1版 要聞)

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