Ein Experiment hat bestätigt, dass Spinonen, Teilchen-wie magnetische Anregungen, können in einem magnetischen Isolator ähnlich wie Elementarteilchen Quarks innerhalb der einzelnen Protonen und Neutronen beschränkt sind beschränkt werden. Der Befund, in eine gut beschriebene magnetische System, können neue Wege zur Quantenchromodynamik zu erkunden, die Theorie, dass die fundamentalen Wechselwirkungen der Quarks beschreibt.
Die Beobachtungen von spinon Haft wurden auf dem Science and Technology Facilities Councils Rutherford Appleton Laboratory in Großbritannien von einem internationalen Team von Physikern gemacht. Das Team erkannte glücklicherweise, dass eine Theorie 12 Jahre zuvor entwickelt von theoretischer Physiker Alexei Tsevelik, jetzt an der US-Department of Energy Brookhaven National Laboratory und Mitarbeiter genau vorhergesagt die aktuellen Ergebnisse. Zusammen beschreiben die Wissenschaftler die Theorie und ihre neuen Beobachtungen in der 29. November-Ausgabe von Nature Physics.
"Das Konzept der Entbindung ist eine der zentralen Ideen der modernen Physik, wobei der Kern der Theorie der Kernkräfte," Tsvelik sagte. "In bestimmten Systemen, wenn konstituierenden Teilchen miteinander durch eine Wechselwirkung, deren Stärke mit zunehmender Partikelabscheidung gebunden ist, kann einzelne Teilchen nicht in einem freien Staat zu existieren und können daher nur indirekt beobachtet werden."
Das berühmteste Beispiel der Entbindung ist aus Quarks, die in Protonen und Neutronen gehalten werden, zum Beispiel durch die starke Kraft, eine Kraft, die stärker mit zunehmender Entfernung wächst.
"Es war für uns interessant, dass eine ähnliche Situation der Entbindung in kondensierter Materie modelliert werden kann", sagte Tsvelik. "Statt der Quarks in Protonen und Neutronen beschränkt, haben wir andere Quanten-Einheiten, wie Teilchen wirken - Elementaranregungen von magnetischen Systemen genannt Spinonen."
Im Fall des aktuellen Experiments gibt der Spinonen auf parallelen Ketten von Kupfer-Oxid durch inerte Calcium getrennt. Spinone auf einzelne Ketten sind nicht beschränkt, sondern so bald wie zwei Ketten zusammen, um Leiter-Anordnungen Form gebracht, beschränken sich die inter-Leiter Interaktionen der Spinonen.
"Das heißt, die Spinonen kann nun erscheinen nur paarweise und können nicht fliegen voneinander weg zu weit", sagte Tsvelik. "Das Ergebnis dieser Beschränkung ist ein Teilchen nennen wir ein Magnon. Es ist wie zwei Quarks Paarung bis zu einem Meson bilden."
Die ursprüngliche Theorie Papier Tsvelik und Mitarbeiter seit 12 Jahren beschrieb die magnetische Anregungsspektrum eines solchen Systems im Detail. Das Team der Durchführung der Experimente am Rutherford beobachtete eine Signatur, die dieser Beschreibung entsprechen.
"Jetzt, da wir ein Beispiel der Entbindung in einem kondensierten Materie-System haben, unser nächster Schritt, um weitere Vorhersagen der Theorie zu machen, dass es keine unliebsamen Überraschungen zu überprüfen ist", sagte Tsvelik. Die Wissenschaftler messen auch die Reaktionen in anderen Verbindungen, um zu sehen, wenn sie ähnliche Effekte zu beobachten.