無序中尋找有序:科學家發現新的物質狀態

無序中尋找有序:科學家發現新的物質狀態

Cristiano Nisoli正在解釋拓撲有序相。

物理學家發現了一種新的物質狀態,與標準熱力學理論相比,其結構順序與量子力學更為一致。物理學家發現,在人工自旋冰中,其狀態在某些階段看起來是無序的,但實際上是以“拓撲”的形式有序存在的。洛斯阿拉莫斯國家實驗室物理學家Cristiano Nisoli說:“我們的研究首次證實了,經典系統(如人工自旋冰)可以用於證明拓撲有序相。這在之前的研究中只能在量子條件下實現。

”Nisoli領導的理論組與前伊利諾伊大學科學家Peter Schiffer領導的實驗組共同完成了這一研究。

Nisoli談到,物理學家們通常會在有序對稱的基礎上,將物質的相態劃分為有序(如晶體)和無序(氣體)。Schiffer則認為,他們的研究將為新相態的研究打開更為廣闊的空間。在Nisoli等的新理論中,他們對Shakti自旋冰進行了研究。雖然自旋冰是基於理論設計而成的,但在實驗中,其特殊的非均衡性質又將實驗結論迴歸了理論。Schiffer在實驗中發現,在連續淬滅條件下,隨著溫度降低,Shakti自旋冰並未進入低能態。整個系統似乎在以一種“頑強”的態度保持能態的穩定。Nisoli認為,這與著名的“二聚體覆蓋模型”吻合。隨後,Schiffer實驗室的數據確證了存在拓撲電荷守恆導致的長時間激發。Nisoli說:“一般來講,理論框架是由經典物理學向量子物理學推進。而拓撲有序卻並非如此。”


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