Разделение спин-заряд - Spin–charge separation

В физика конденсированного состояния, спин-зарядовое разделение необычное поведение электроны в некоторых материалах, в которых они «расщепляются» на три независимые частицы, крутиться, то орбитон и холон (или чаргон). Электрон всегда теоретически можно рассматривать как связанное состояние из трех, причем спинон несет вращение электрона орбитон несущий орбитальный степень свободы и зарядка, несущая обвинять, но в определенных условиях они могут вести себя как независимые квазичастицы.

Теория разделения спина и заряда берет свое начало с работ Син-Итиро Томонага который разработал приближенный метод лечения одномерных взаимодействующих квантовых систем в 1950 году.[1] Затем это было разработано Хоакин Маздак Латтинджер в 1963 г. с точно решаемой моделью, которая продемонстрировала разделение спин-заряд.[2] В 1981 г. Ф. Дункан М. Холдейн обобщенная модель Латтинжера на Tomonaga–Жидкость Латтинжера концепция[3] посредством чего было теоретически показано, что физика модели Латтинжера является общей чертой всех одномерных металлических систем. Хотя Холдейн рассматривал бесспиновые фермионы, расширение спин-½ фермионы и связанное с ними спин-зарядовое разделение было ясным, так что обещанная следующая статья не появилась.

Спин-зарядовое разделение - одно из самых необычных проявлений концепции квазичастицы. Это свойство противоречит здравому смыслу, поскольку ни спинон с нулевым зарядом и половинным спином, ни чаргон с зарядом минус единица и нулевым спином не могут быть построены как комбинации электронов, дыры, фононы и фотоны которые являются составными частями системы. Это пример дробление, явление, при котором квантовые числа квазичастиц не кратны квазичастицам, а фракциям.[нужна цитата ]

Те же теоретические идеи были применены в рамках ультрахолодные атомы. В двухкомпонентном бозе-газе в 1D сильные взаимодействия могут привести к максимальной форме разделения спин-заряд.[4]

Наблюдение

Опираясь на физика Ф. Дункан М. Холдейн теории 1981 г., эксперты из Университеты Кембриджа и Бирмингем экспериментально доказал в 2009 году, что масса электронов, искусственно удерживаемых вместе в небольшом пространстве, разделится на спиноны и холоны из-за интенсивности их взаимного отталкивания (из-за того, что они имеют одинаковый заряд).[5][6] Группа исследователей, работающая в Advanced Light Source (ALS) Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США, наблюдала пиковую спектральную структуру разделения спин-заряд за три года до этого.[7]

Рекомендации

  1. ^ Томонага, С.-и. (1950). «Замечания о применении метода звуковых волн Блоха к многофермионным задачам». Успехи теоретической физики. 5 (4): 544. Bibcode:1950PThPh ... 5..544Т. Дои:10.1143 / ptp / 5.4.544.
  2. ^ Латтинджер, Дж. М. (1963). «Точно решаемая модель многофермионной системы». Журнал математической физики. 4 (9): 1154. Bibcode:1963JMP ..... 4.1154L. Дои:10.1063/1.1704046.
  3. ^ Холдейн, Ф. Д. М. (1981). "'Теория жидкости Латтинджера одномерных квантовых жидкостей. I. Свойства модели Латтинджера и их распространение на общий одномерный взаимодействующий бесспиновый ферми-газ ». Журнал физики C: Физика твердого тела. 14 (19): 2585. Bibcode:1981JPhC ... 14.2585H. Дои:10.1088/0022-3719/14/19/010.
  4. ^ «Оптические решетки с разделением спиновых зарядов». Optical-lattice.com. Получено 2016-07-11.
  5. ^ "Великобритания | Англия | Физики заставляют электроны расщепляться'". Новости BBC. 2009-08-28. Получено 2016-07-11.
  6. ^ Открытие поведения строительного блока природы может привести к компьютерной революции. Science Daily (31 июля 2009 г.)
  7. ^ Яррис, Линн (13 июля 2006 г.). «Первые прямые наблюдения спинонов и холонов». Lbl.gov. Получено 2016-07-11.

внешняя ссылка