发现高磁场自旋密度波相,查明“隐藏秩序”的关键

2016-11-080阅读0

  日本东北大学2016年11月2日宣布,与法国国家科学研究中心(CNRS)、法国国家原子能署(CEA-Grenoble)及日本茨城大学等共同发现,在接近铀化合物URu2Si2的“隐藏的秩序”的强磁场中的磁相形成了自旋密度波。这一发现有助于查明发现30年以来被公认为谜团的“隐藏的秩序”,并有望发现强磁场中的新奇的量子相。

  

呈现出自旋密度波的URu2Si2的磁性构造

  (摘自日本东北大学新闻发布资料)

  以前的研究显示,URu2Si2在17.5K(约-255度)以下的极低温环境下会发生被称作“隐藏的秩序”的不明相变,“隐藏的秩序”在施加强磁场时会呈现磁化的阶段性跃迁(变磁性),从而被破坏。对发生变磁性时的磁性状态进行研究有助于查明“隐藏的秩序”,因此业界希望通过实验来查明强磁场中的磁性状态。

  

脉冲强磁场与中子散射强度的时间依存性

  (摘自日本东北大学新闻发布资料)

  此次使用在约0.1秒的短时间内发生40特斯拉(地磁的约100万倍)强磁场的“脉冲强磁场”,利用从研究用原子反应堆释放出的中子,实施了磁散射实验。结果表明,“隐藏的秩序”被破坏后的特殊磁性秩序相为“自旋密度波”。

  自旋密度波是指自旋的密度以固定波长发生空间性变动的现象,会与被称作金属“面部”的费米面紧密相互缠绕。“隐藏的秩序”原本有2种磁激励,可认为随着施加强磁场,呈现出了其中一种。

  脉冲强磁场中的中子散射实验是极高端的实验技术,此次日本和法国的研究人员相互提供技术,从而完成了实验。此次的研究成果不仅有助于查明URu2Si2的“隐藏的秩序”,而且还确立了查明强磁场中的磁性状态的技术,这一点也有重大意义。

  此次研究得到了日本科研费及新学术领域研究项目“J-Physics:多极子传导系物理”以及日本基础研究项目的资助。研究成果已于2016年10月20日发表在英国科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。(特约撰稿人:工藤 宗介)

  (全文完)