二マグノン束縛状態でのボース・アインシュタイン凝縮を初観測(First Observation of Bose-Einstein Condensation Reported in a Two-Magnon Bound State)

ad

2025-02-25 中国科学院(CAS)

南方科技大学、浙江大学、中国人民大学、中国科学院などの研究チームは、ナトリウムバリウムニッケルリン酸塩(Na₂BaNi(PO₄)₂)を用いて、二マグノン束縛状態におけるボース=アインシュタイン凝縮(BEC)を初めて観測した。この物質はフラストレーションを伴う量子磁性を示し、スピンの競合により複雑な振る舞いをする。研究では、マグノンがペアを形成し、新たな量子相転移を引き起こすことを確認。従来の超伝導とは異なるマグノン対のペアリングが明らかになり、量子物質研究や技術開発に新たな可能性をもたらす成果となった。

<関連情報>

スピン1三角格子における2マグノン束縛状態のボース・アインシュタイン凝縮 Bose–Einstein condensation of a two-magnon bound state in a spin-1 triangular lattice

Jieming Sheng,Jia-Wei Mei,Le Wang,Xiaoyu Xu,Wenrui Jiang,Lei Xu,Han Ge,Nan Zhao,Tiantian Li,Andrea Candini,Bin Xi,Jize Zhao,Ying Fu,Jiong Yang,Yuanzhu Zhang,Giorgio Biasiol,Shanmin Wang,Jinlong Zhu,Ping Miao,Xin Tong,Dapeng Yu,Richard Mole,Yi Cui,Long Ma,… Zhentao Wang
Nature Materials  Published:20 January 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-024-02071-z

二マグノン束縛状態でのボース・アインシュタイン凝縮を初観測(First Observation of Bose-Einstein Condensation Reported in a Two-Magnon Bound State)

Abstract

In ordered magnets, the elementary excitations are spin waves (magnons), which obey Bose–Einstein statistics. Similarly to Cooper pairs in superconductors, magnons can be paired into bound states under attractive interactions. The Zeeman coupling to a magnetic field is able to tune the particle density through a quantum critical point, beyond which a ‘hidden order’ is predicted to exist. Here we report direct observation of the Bose–Einstein condensation of the two-magnon bound state in Na2BaNi(PO4)2. Comprehensive thermodynamic measurements confirmed the two-dimensional Bose–Einstein condensation quantum critical point at the saturation field. Inelastic neutron scattering experiments were performed to establish the microscopic model. An exact solution revealed stable two-magnon bound states that were further confirmed by electron spin resonance and nuclear magnetic resonance experiments, demonstrating that the quantum critical point is due to the pair condensation, and the phase below the saturation field is likely the long-sought-after spin nematic phase.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました