量子力學更怪了: 物理學家觀察到量子物質的一個新形態

物理學家剛剛觀察到一個實質材料的一個神秘物質形態，這個形態在40年前第一次被預測。如果你認為量子力學不能夠再更怪異了，請再想想看。

一個國際小組第一次觀察到量子自旋液體(quantum spin liquid)，一種電子分裂的形態，並且以一種難以理解的方式表現。電子在典型的磁性材料上排列得很好，當這個材料被降溫到絕對零度時。但在量子自旋液體，電子就不是井然有序的。

劍橋卡文迪什實驗室(Cavendish Laboratory)暨論文共同作者之一的Johannes Knolle博士，在一份聲明中說："這是物質的一個新的量子形態，過去曾被預測但沒有看見。"就其本身而言，它應該被注意到它不是真的"液體"。確實如此，這個名稱指出了電子並沒有如同它們應該要排列地排列在一起。

電子被認為是基本的不可分割粒子，但它們也能夠藉由兩個被束縛在一起的准粒子 (quasiparticle)，以數學方式描述；一個代表自旋，另一個代表電荷。准粒子是電子扮演獨立粒子必要的基本特性，雖然他們不能自由地在空間移動。

在量子自旋液體中，自旋准粒子和電荷准粒子能夠互相地獨立移動，然後電子分裂。自由的自旋准粒子也是一個馬約拉納費米子(Majorana fermion)，一種好奇的興奮就是它是自己的反粒子。第一個馬約拉納費米子才在去年10月被發現。

論文共同作者的Dmitry Kovrizhin 博士說："我們甚至不知道量子自旋液體的實驗特徵(experimental fingerprints)看起來像什麼，直到最近。一件我們在之前研究做過的事，是問如果我能在一個可能是量子自旋液體做實驗，我會看到什麼。"

這個新形態是在釕氯化物(RuCl3)的結晶體上觀察到。橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)的研究小組射擊在結晶體上的中子，並且觀察它的磁特性。成果發表於自然材料雜誌 (Nature Materials)

Knolle說："這是已知的物質量子形態簡表的一個新增加物。"

Kovrizhin補充："在我們對量子物質的了解，這是很重要的一步。有另一個我們以前從未看過的新的量子形態是很有趣的，它呈現給我們嘗試新事物的新的可能性。 "

量子自旋液體的了解，可能對室溫超導體和量子電腦很重要，量子自旋液體可能甚至被當作量子電腦的記憶儲存。

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