博科園：本文為量子物理學類除了固體、液體和氣體外，在特殊條件下，特定材料也可以產生更多奇異狀態的物質。物理學家對這種狀態非常感興趣，因為它們提供了對量子現象更深層次的理解。玻色-愛因斯坦凝聚體就是在非常低溫度下發生的這樣一種物質狀態。在這種狀態下，凝聚態大部分組成粒子都處於所謂的「基態」，以其最低可能的能量，並且微觀量子現象很容易被觀察到，有趣的是，這種狀態也可以由準粒子表現出來。
準粒子不是實際的粒子，但代表系統中的集體微觀激發，因此可以用來以簡化，但非常有用的方式來描述系統。磁子，一種在磁性材料中表現出來的準粒子，是源自晶體中電子的集體激發。磁力子通常可以在晶體中的不同位置之間跳躍；然而，在一些化合物中，在磁場的作用下，可能會被困在一種Catch-22的情況下，從而產生結晶。這是一個非常有趣的量子現象，被稱為「磁振子結晶」，在這種現象中，磁振子被稱為處於「受挫」狀態。
為了探索這種特殊的效應，由東京理工大學Hidekazu Tanaka教授領導的一個科學家小組，致力於研究磁性絕緣體Ba2CoSi2O6Cl2中發生的磁激發特徵，進行了中子散射實驗，其中中子束以不同的能量和角度發射到Ba2CoSi2O6Cl2晶體上，以確定晶體的性質。基於這些實驗的結果，研究小組證明了磁振子結晶發生在Ba2CoSi2O6Cl2中，並從量子力學的角度，將這種有序狀態的起源，歸因於材料中的基本電子相互作用。
直到目前，關於磁振子結晶的實驗研究一直局限於Shastry-Sutherland化合物SrCu2(BO3)2，而這項研究是試圖在不同材料中研究這一迷人的量子現象。了解磁振子的有序及其對晶體微觀和宏觀磁性能的影響，可以為研究人員提供有價值的洞察力，以便將凝聚態物理與量子力學原理聯繫起來。這項研究表明，高度受挫的量子磁體為相互作用的量子粒子提供了遊樂場。但還需要進一步的研究來進一步了解Ba2CoSi2O6Cl2系統，並在量子力學及其潛在應用中獲得更深的立足點。
博科園｜研究/來自：納米科學和納米技術中心參考期刊《自然光子學》DOI: 10.1038/s41566-019-0506-3博科園｜科學、科技、科研、科普