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【科幻取材】科學家發現第三種磁性

素材录入:墨星 素材来源:网络 入库时间:2012-12-28 10:09:49 对 465 个作者有用 加入收藏
麻省理工学院的物理学家在实验室合成的herbertsmithite纯晶体。这种物质拥有一种新物质态,也就是第三种磁性状态。这个晶体长7毫米,重0.2克,历时10个月合成
第三种磁态的发现在超导材料研究方面具有重要意义,同能也能改变电脑硬盘的工作方式

       北京时间12月25日消息,据国外媒体报道,美国麻省理工学院的研究人员发现了一种新物质,拥有第三种磁性状态。他们表示这种新物质将改变电脑的数据存储方式。麻省理工学院的物理学教授李杨(Young Lee,音译)指出:“我们发现了第三种基本磁态。”

  英国《自然》杂志报道称,麻省理工学院的研究证明存在这种被称之为“液态自旋量子”的新物质。液态自旋量子是一种固态晶体,但它的磁态却呈液态。与其他两种磁性不同,液态自旋量子的单个粒子磁性取向始终处于变化之中,与真正液体中的分子运动类似。李杨表示这种物质内部没有静态磁性取向。他说:“但粒子之间存在强烈的相互作用,由于量子效应,它们不会固定在某个地方。”

  李杨指出这种怪异的状态很难进行测量或者说很难证实它的存在。这是迄今为止得出的最具有说服力的实验数据,证明存在这种现象。“过去,这种现象只存在于理论家的模型中,现在,我们在现实的物理系统内发现这种现象。”

  所谓的铁磁性是指磁铁或者指南针的简单磁性。几百年前,人们就已经发现这种现象。反铁磁性是现代电脑硬盘读头的基础,预测这种现象让路易斯-奈耳在1970年获得诺贝尔物理学奖,发现这种现象则让麻省理工学院的名誉教授克利福德-沙尔在1994年斩获诺奖。反铁磁性是指金属或者合金的离子磁场相互抵消。无论是哪一种情况,它们只有温度冷却到一个确定温度之后才能具有磁性。

  1987年,著名理论学家菲利普-安德森首次提出存在第三种磁态。李杨表示安德森认为这种状态可能与高温超导体有关。“自此之后,物理学家便希望制造出这种磁态。过去几年,我们才在这一研究领域取得进展。”液态自旋量子本身是一种被称之为“herbertsmithite”的矿物晶体,以矿物学家赫伯特-史密斯(Herbert Smith)的名字命名。1972年,史密斯在智利发现了这种矿物。

  2011年,李杨和同事首次合成这种物质的一个大尺寸纯晶体,整个过程历时10个月。随后,他们一直对这种晶体的性质进行细致研究。绝大多数物质都拥有不连续的量子态,量子态的改变用整数表达,相比之下,液态自旋量子表现出碎片式的量子态。研究人员发现这种被称之为“自旋振子”的量子态能够形成一个连续体。他们在发表于《自然》杂志上的论文中将这一观测发现描述为“引人注目的第一次”。

  李杨表示:“这项研究成果是物理学家和化学家等学科的科学家共同努力的结晶。你需要合成这种物质而后利用先进物理学技术进行研究。理论学家对我们的这项研究起到了重要作用。”李杨指出可能需要很长时间才能让这种非常基础的研究转化成实际应用。

  麻省理工学院的研究成果有助于改进数据存储或者通讯,可能的方式是利用一种被称之为“远距离缠结”的怪异量子现象。远距离缠结是指两个相隔很远的粒子能够同时影响彼此的状态。此外,这一研究成果也有助于研发高温超导体,让这一领域取得新进展。李杨说:“我们需要进一步了解这种现象。目前还没有任何理论能够描述我们观测到的现象。”美国哈佛大学物理学教授苏比尔-萨奇德夫表示:“这是一个重大研究发现,为研究多主体系统内的量子缠结打开了一扇窗

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