為了從數(shù)學(xué)上描述這種行為，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、1973年首次預(yù)測(cè)自旋液體存在的普林斯頓物理學(xué)家菲利普-安德森（Philip Anderson）提出了一種解釋?zhuān)?strong>在量子體系中，電子可被視為由兩個(gè)粒子組成，一個(gè)帶有電子的負(fù)電荷，另一個(gè)粒子會(huì)自旋。安德森稱(chēng)這種包含自旋能力的粒子為自旋子。在這項(xiàng)新研究中，研究小組在由釕和氯原子組成的自旋液體中尋找自旋子的跡象。

在高于絕對(duì)零度（或大約-452華氏度）的幾分之一的溫度下，加上高強(qiáng)度磁場(chǎng)的影響，氯化釕晶體進(jìn)入自旋液體狀態(tài)。

研究生Peter Czajka和博士生Tong Gao將三個(gè)高度敏感的溫度計(jì)連接到放置在一個(gè)保持在接近絕對(duì)零度開(kāi)爾文溫度的“浴池”中的晶體。然后，他們將磁場(chǎng)和少量的熱量施加到一個(gè)晶體邊緣，以測(cè)量其熱導(dǎo)率，這是一個(gè)表示其傳導(dǎo)熱流的程度的數(shù)值。如果有自旋子存在，它們會(huì)在熱導(dǎo)率與磁場(chǎng)的關(guān)系圖中以振蕩模式出現(xiàn)。

他們正在尋找的振蕩信號(hào)是異常微小的，只有幾百分之一的變化，因此測(cè)量需要對(duì)樣品溫度進(jìn)行非常精確的控制，并在強(qiáng)磁場(chǎng)中對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行仔細(xì)校準(zhǔn)。

該團(tuán)隊(duì)使用了現(xiàn)有的最純凈的晶體，這些晶體是在美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）生長(zhǎng)的，由田納西大學(xué)諾克斯維爾分校的材料科學(xué)教授David Mandrus和ORNL中子散射部的企業(yè)研究員Stephen Nagler領(lǐng)導(dǎo)，ORNL團(tuán)隊(duì)對(duì)氯化釕的量子自旋液體特性進(jìn)行了廣泛的研究。

在近三年進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)中，Czajka和Gao以越來(lái)越高的分辨率檢測(cè)到了與自旋子一致的溫度振蕩，從而提供了電子由兩個(gè)粒子組成的證據(jù)，與安德森的預(yù)測(cè)一致。

"人們四十年來(lái)一直在尋找這一特征，如果這一發(fā)現(xiàn)和自旋子的解釋得到驗(yàn)證，它將大大推動(dòng)量子自旋液體領(lǐng)域的發(fā)展。從純粹的實(shí)驗(yàn)方面來(lái)看，"Czajka說(shuō)，"看到實(shí)際上打破了你在初級(jí)物理課上學(xué)到的規(guī)則的結(jié)果是令人興奮的。"

（舉報(bào)）