В физике конденсированных сред , разделение спин-заряд является необычное поведение электронов в некоторых материалах , в которых они «разделение» на три независимых частиц, то спинонных , то орбитон и Холоне (или chargon). Электрон всегда можно теоретически рассматривать как связанное состояние из трех, где спинон несет спин электрона, орбитон несет орбитальную степень свободы, а чаргон несет заряд , но в определенных условиях они могут вести себя как независимые квазичастицы. .
Теория разделения спина и заряда берет начало в работе Син-Итиро Томонага, который в 1950 году разработал приближенный метод для рассмотрения одномерных взаимодействующих квантовых систем. [1] Затем он был разработан Хоакином Маздаком Латтингером в 1963 году с помощью точно решаемой модели. которые продемонстрировали спин-зарядовое разделение. [2] В 1981 году Ф. Дункан М. Холдейн обобщил модель Латтинджера до концепции жидкости Томонага – Латтинджера [3], в результате чего было теоретически показано, что физика модели Латтинджера является общей чертой всех одномерных металлических систем. Хотя Холдейн рассматривал бесспиновые фермионы, расширение до спин-½ фермионы и связанное с ними спин-зарядовое разделение было настолько четким, что обещанная следующая статья так и не появилась.
Спин-зарядовое разделение - одно из самых необычных проявлений концепции квазичастиц . Это свойство противоречит здравому смыслу, поскольку ни спинон с нулевым зарядом и половиной спина, ни чаргон с зарядом минус единица и нулевым спином не могут быть построены как комбинации электронов, дырок , фононов и фотонов, которые являются составными частями системы. . Это пример дробления , явления, при котором квантовые числа квазичастиц не кратны квантовым числам элементарных частиц, а дроби. [ необходима цитата ]
Те же теоретические идеи были применены в рамках ультрахолодных атомов . В двухкомпонентном бозе-газе в 1D сильные взаимодействия могут дать максимальную форму разделения спина и заряда. [4]
Наблюдение [ править ]
Основываясь на теории физика Ф. Дункана М. Холдейна 1981 года, эксперты из Кембриджского и Бирмингемского университетов экспериментально доказали в 2009 году, что масса электронов, искусственно удерживаемых вместе в небольшом пространстве, разделится на спиноны и холоны из-за интенсивности их взаимное отталкивание (от одинакового заряда). [5] [6] Группа исследователей, работающая в Advanced Light Source (ALS) Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США, наблюдала пиковые спектральные структуры разделения спин-заряд за три года до этого. [7]
Ссылки [ править ]
- ^ Tomonaga, S.-i. (1950). «Замечания о применении метода звуковых волн Блоха к многофермионным задачам» . Успехи теоретической физики . 5 (4): 544. Bibcode : 1950PThPh ... 5..544T . DOI : 10.1143 / PTP / 5.4.544 .
- ^ Латтинжеровский, Дж.М. (1963). «Точно решаемая модель многофермионной системы». Журнал математической физики . 4 (9): 1154. Полномочный код : 1963JMP ..... 4.1154L . DOI : 10.1063 / 1.1704046 .
- ^ Холдейн, FDM (1981). « „ Латтинжеровской жидкостная теория“одномерных квантовые жидкостей. I. Свойство модели латтинджеровской и их расширение общего 1D взаимодействия бесспиновых ферми - газа». Журнал физики C: Физика твердого тела . 14 (19): 2585. Bibcode : 1981JPhC ... 14.2585H . DOI : 10.1088 / 0022-3719 / 14/19/010 .
- ^ "Оптические решетки с разделением спиновых зарядов" . Optical-lattice.com . Проверено 11 июля 2016 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
- ^ «Великобритания | Англия | физики„заставить электроны расколоть “ » . Новости BBC. 2009-08-28 . Проверено 11 июля 2016 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
- ^ Открытие о поведении строительных блоков природы может привести к компьютерной революции . Science Daily (31 июля 2009 г.)
- ^ Яррис, Линн (13.07.2006). «Первые прямые наблюдения спинонов и холонов» . Lbl.gov . Проверено 11 июля 2016 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
Внешние ссылки [ править ]
- Наблюдение разделения спиновых зарядов в одномерном SrCuO 2.
- Различная дисперсия спинонов и холонов в спектральных функциях фотоэмиссии из одномерного SrCuO 2 : Аннотация
