Separace spin-náboj - Spin–charge separation

v fyzika kondenzovaných látek, separace spin-náboj je neobvyklé chování elektrony v některých materiálech, ve kterých se „rozdělily“ na tři nezávislé částice, se Otočte, orbiton a holon (nebo znak). Elektron lze vždy teoreticky považovat za a vázaný stav ze tří, se spinonem nesoucím roztočit elektronu, orbiton nesoucí orbitální stupeň volnosti a znak nesoucí znak nabít, ale za určitých podmínek se mohou chovat jako nezávislí kvazičástice.

Teorie separace spin-náboj pochází z práce Sin-Itiro Tomonaga který v roce 1950 vyvinul přibližnou metodu pro léčbu jednorozměrných interagujících kvantových systémů.[1] To bylo poté vyvinuto Joaquin Mazdak Luttinger v roce 1963 s přesně řešitelným modelem, který prokázal oddělení spin-náboj.[2] V roce 1981 F. Duncan M. Haldane zobecněný Luttingerův model na Tomonaga -Luttingerova kapalina pojem[3] přičemž se fyzika Luttingerova modelu teoreticky ukázala jako obecný rys všech jednorozměrných kovových systémů. Ačkoli Haldane léčil spinless fermiony, rozšíření na spin-½ fermiony a související separace spin-náboj byly jasné, takže se slíbený následný papír neobjevil.

Separace spin-náboj je jedním z nejneobvyklejších projevů konceptu kvazičástice. Tato vlastnost je neintuitivní, protože ani spinon s nulovým nábojem a polovinou rotace, ani chargon s nábojem minus jedna a nulovým spinem nelze konstruovat jako kombinace elektronů, díry, fonony a fotony které jsou složkami systému. Je to příklad frakcionace fenomén, ve kterém kvantová čísla kvazičástic nejsou násobky těch elementárních částic, ale zlomky.[Citace je zapotřebí ]

Stejné teoretické myšlenky byly použity v rámci ultracold atomy. U dvousložkového Boseova plynu v 1D mohou silné interakce vytvořit maximální formu separace spin-náboj.[4]

Pozorování

Stavět na fyzikovi F. Duncan M. Haldane teorie z roku 1981, odborníci z Univerzity v Cambridge a Birmingham v roce 2009 experimentálně prokázáno, že se množství elektronů uměle uzavřených na malém prostoru společně rozpadne na spinony a holony kvůli intenzitě jejich vzájemného odpuzování (od stejného náboje).[5][6] Tým výzkumníků pracujících v Advanced Light Source (ALS) amerického ministerstva energetiky Lawrence Berkeley National Laboratory pozoroval špičkové spektrální struktury separace spin-náboj před třemi lety.[7]

Reference

  1. ^ Tomonaga, S.-i. (1950). „Poznámky k Blochově metodě zvukových vln aplikované na mnohofermionové problémy“. Pokrok teoretické fyziky. 5 (4): 544. Bibcode:1950PThPh ... 5..544T. doi:10,1143 / ptp / 5.4.544.
  2. ^ Luttinger, J. M. (1963). „Přesně rozpustný model mnohofermionového systému“. Journal of Mathematical Physics. 4 (9): 1154. Bibcode:1963JMP ..... 4.1154L. doi:10.1063/1.1704046.
  3. ^ Haldane, F. D. M. (1981). "'Luttingerova teorie tekutin 'jednorozměrných kvantových tekutin. I. Vlastnosti Luttingerova modelu a jejich rozšíření na obecný 1D interagující bezvřetenový plyn Fermi ". Journal of Physics C: Solid State Physics. 14 (19): 2585. Bibcode:1981JPhC ... 14.2585H. doi:10.1088/0022-3719/14/19/010.
  4. ^ "Optické mřížky pro separaci spin-nábojů". Optical-lattice.com. Citováno 2016-07-11.
  5. ^ "UK | Anglie | Fyzici rozdělují elektrony'". BBC novinky. 2009-08-28. Citováno 2016-07-11.
  6. ^ Objev chování stavebního bloku přírody by mohl vést k počítačové revoluci. Věda denně (31. července 2009)
  7. ^ Yarris, Lynn (2006-07-13). „První přímé pozorování Spinonů a Holonů“. Lbl.gov. Citováno 2016-07-11.

externí odkazy