.Computational sleuthing confirms first 3D quantum spin liquid
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.Computational sleuthing confirms first 3D quantum spin liquid
전산 탐정으로 최초의 3D 양자 스핀 액체 확인
작성자: Jade Boyd, Rice University 2019년에 세륨 지르코늄 파이로클로르의 단결정 샘플에서 관찰된 양자 스핀 액체의 가능한 특징인 스핀 여기 연속체의 3D 표현. 크레딧: Tong Chen/Rice University MAY 10, 2022
미국과 독일 물리학자들의 컴퓨터 탐정 연구는 세륨 지르코늄 피로클로어가 3D 양자 스핀 액체임을 확인했습니다. 이름에도 불구하고 양자 스핀 액체는 양자 얽힘과 원자의 기하학적 배열이 서로에 대해 자기적으로 정렬하려는 전자의 자연적인 경향을 좌절시키는 고체 물질입니다. 양자 스핀 액체 의 기하학적 좌절 은 전자가 얼마나 차가워지더라도 양자 자기 상태 사이에서 변동할 정도로 심각합니다. 이론 물리학자들은 일상적으로 양자 스핀 액체를 나타내는 양자 역학 모델을 사용하지만 실제 물리적 물질에 존재한다는 설득력 있는 증거를 찾는 것은 수십 년 동안의 도전이었습니다.
다수의 2D 또는 3D 물질이 가능한 양자 스핀 액체로 제안되었지만 라이스 대학의 물리학자인 Andriy Nevidomskyy는 물리학자들 사이에 이들 중 어느 것도 자격이 있다는 확고한 합의가 없다고 말했습니다. Nevidomskyy는 그가 이번 달에 오픈 액세스 저널 npj Quantum Materials 에 발표한 플로리다 주립 대학의 Rice와 독일 드레스덴의 Max Planck Institute for Physics of Complex Systems의 동료들과 함께 컴퓨터 탐색을 기반으로 변경되기를 바라고 있습니다 .
그는 "오늘 우리가 갖고 있는 모든 증거를 바탕으로 이번 연구는 2019년 후보 3D 양자 스핀 액체로 확인된 피로클로르세륨의 단결정이 실제로 분별 스핀 여기를 갖는 양자 스핀 액체임을 확인시켜준다"고 말했다. 자기 를 일으키는 전자의 고유한 성질 은 스핀이다. 각 전자는 북극과 남극이 있는 작은 막대 자석처럼 행동하며 측정할 때 개별 전자 스핀은 항상 위 또는 아래를 가리킵니다. 대부분의 일상적인 재료에서 스핀은 무작위로 위 또는 아래를 가리킵니다. 그러나 전자는 본질적으로 반사회적이며 이로 인해 어떤 상황에서는 이웃과 관련하여 스핀을 배열할 수 있습니다. 예를 들어 자석에서는 스핀들이 집합적으로 같은 방향으로 배열되고, 반강자성체에서는 위-아래, 위-아래 패턴으로 배열됩니다. 매우 낮은 온도에서는 양자 효과가 더 두드러지며, 이는 실온에서 스핀이 임의의 방향을 가리키는 경우에도 대부분의 물질에서 전자가 집합적으로 스핀을 배열하도록 합니다.
양자 스핀 액체는 물질이 얼마나 차가워지더라도 스핀이 일정한 방향(위쪽 또는 아래쪽)을 가리키지 않는 반대 예입니다. 물리학 및 천문학 부교수이자 Rice Quantum Initiative와 Rice Center for Quantum Materials(RCQM)의 회원인 Nevidomskyy는 "양자 스핀 액체는 본질적으로 물질의 단편화된 상태의 한 예"라고 말했습니다. . "개별 들뜸은 위에서 아래로 또는 그 반대로 스핀 플립이 아닙니다. 그것들은 1 스핀 자유도의 절반을 운반하는 이 기이하고 비편재화된 물체입니다. 스핀의 절반과 같습니다."
Nevidomskyy는 Rice 실험 물리학자인 Pengcheng Dai가 이끄는 2019년 연구의 일부로 세륨 지르코늄 파이로클로어가 양자 스핀 액체라는 첫 번째 증거를 발견했습니다. 팀의 샘플은 이러한 종류의 첫 번째 샘플이었습니다. 세륨, 지르코늄 및 산소의 비율이 2:2:7인 파이로클로르(Pyrochlores)와 내부의 원자가 연속적이고 끊어지지 않은 격자로 배열되어 있기 때문에 단결정입니다. Dai와 동료들의 비탄성 중성자 산란 실험은 35밀리켈빈의 낮은 온도에서 측정된 스핀 여기의 연속체인 양자 스핀 액체 특징을 밝혀냈습니다.
Nevidomskyy는 "그들이 용의자를 찾아 그를 범죄로 기소했다고 주장할 수 있습니다."라고 말했습니다. "이 새로운 연구에서 우리의 임무는 배심원단에게 용의자가 유죄라는 것을 증명하는 것이었습니다." Nevidomskyy와 동료들은 최신 Monte Carlo 방법, 정확한 대각화 및 세륨 지르코늄 파이로클로어의 기존 양자 역학 모델에 대한 스핀 역학 계산을 수행하는 분석 도구를 사용하여 사례를 구축했습니다. 이 연구는 Nevidomskyy와 Max Planck의 Roderich Moessner가 구상했으며 Monte Carlo 시뮬레이션은 Rice의 Han Yan과 Max Planck의 Shu Zhang의 공헌으로 플로리다 주의 Anish Bhardwaj와 Hitesh Changlani가 수행했습니다. Nevidomskyy는 "이 이론의 틀은 알려져 있었지만 그 중 최소 4개가 있는 정확한 매개변수는 알려지지 않았습니다."라고 말했습니다.
"다른 화합물에서 이러한 매개변수는 다른 값을 가질 수 있습니다. 우리의 목표는 세륨 피로클로르에 대한 이러한 값을 찾고 양자 스핀 액체를 설명하는지 여부를 결정하는 것이었습니다."
미국과 독일의 물리학자들은 세륨 지르코늄 파이로클로어 결정이 8극 자기 모멘트(빨간색 및 파란색)가 분획화된 자기에 기여하는 "8극 양자 스핀 액체"라는 증거를 발견했습니다. 크레딧: A. Nevidomskyy/Rice University
그는 "뉴턴의 제2법칙을 사용하여 총알의 궤적을 계산하는 탄도 전문가와 같을 것"이라고 말했습니다. "뉴턴의 법칙은 알려져 있지만 총알의 질량 및 초기 속도와 같은 초기 조건을 제공하는 경우에만 예측력이 있습니다. 이러한 초기 조건은 이러한 매개변수와 유사합니다. 우리는 리버스 엔지니어링하거나 '그 초기값은 무엇입니까?
이 세륨 물질 내부의 조건은?' 그리고, '이 양자 스핀 액체의 예측과 일치합니까?'" 설득력 있는 사례를 구축하기 위해 연구원들은 이전에 발표된 세륨 지르코늄 파이로클로르의 실험 연구에서 나온 열역학적, 중성자 산란 및 자화 결과에 대해 모델을 테스트했습니다.
Nevidomskyy는 "증거가 하나만 있다면 설명에 맞는 여러 모델을 우연히 발견할 수 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 실제로 하나가 아니라 세 가지 다른 증거를 일치시켰습니다. 따라서 단일 후보가 세 가지 실험 모두와 일치해야 했습니다." 일부 연구는 비전통적인 초전도성의 가능한 원인으로 양자 스핀 액체에서 발생하는 동일한 유형의 양자 자기 변동을 암시합니다. 그러나 Nevidomskyy는 계산 결과가 주로 물리학자들에게 근본적인 관심사라고 말했습니다. "이것은 물리학자로서 자연이 어떻게 작용하는지 알아내고자 하는 우리의 타고난 열망을 충족시킵니다."라고 그는 말했습니다.
"내가 아는 이점이 있는 응용 프로그램은 없습니다. 논리적 큐비트용 플랫폼으로 분수 여기를 사용하는 아이디어가 있지만 양자 컴퓨팅에 즉시 연결되지는 않습니다." 그는 물리학자들에게 특히 흥미로운 점 중 하나는 양자 스핀 액체와 자기 모노폴의 실험적 실현 사이의 깊은 연관성이라고 말했습니다.
-이론 입자의 잠재적 존재는 여전히 우주론자와 고에너지 물리학자들에 의해 논쟁거리입니다. Nevidomskyy는 "사람들이 분수화에 대해 이야기할 때 그들이 의미하는 것은 전자와 같은 물리적 입자가 두 개의 반으로 쪼개져 돌아다니다가 나중에 어딘가에서 재결합하는 것처럼 시스템이 작동한다는 것"이라고 Nevidomskyy는 말했습니다.
-"그리고 우리가 연구한 것과 같은 파이로클로르 자석에서 이러한 방황하는 물체는 양자 자기 모노폴처럼 행동합니다." 자기 모노폴은 단일 전자의 위쪽 또는 아래쪽을 향한 극과 같은 격리된 자극으로 시각화될 수 있습니다. "물론, 고전 물리학에서는 막대 자석의 한쪽 끝만 분리할 수 없습니다."라고 그는 말했습니다. "북쪽과 남쪽 모노폴은 항상 쌍으로 옵니다. 그러나 양자 물리학에서 자기 모노폴은 가설적으로 존재할 수 있으며 양자 이론가들은 양자 역학에 대한 근본적인 질문을 탐구하기 위해 거의 100년 전에 이것을 구성했습니다.
-Nevidomskyy는 " 우리가 아는 한 자기 모노폴 은 우리 우주에 원시 형태로 존재하지 않습니다. "그러나 이 세륨 파이로클로르 양자 스핀 액체에는 멋진 형태의 모노폴이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다. 단일 스핀 플립은 모노폴처럼 행동하고 결정 격자 주위를 배회하는 두 개의 단편화된 준입자인 스피논을 생성합니다."
이 연구는 또한 모노폴과 같은 스피논이 세륨 지르코늄 파이로클로어에서 특이한 방식으로 생성되었다는 증거를 발견했습니다. 파이로클로어에서 자성 원자의 사면체 배열로 인해 연구는 저온에서 8극 자기 모멘트(8극을 가진 스핀과 같은 자기 준입자)를 발생시킨다고 제안합니다. 연구에 따르면 재료의 스피논은 이러한 8극 소스와 보다 전통적인 쌍극 스핀 모멘트에서 생성되었습니다. Nevidomskyy는 "우리의 모델링은 이 두 구성 요소의 상호 작용에 대한 정확한 비율을 설정했습니다. "그것은 세륨 파이로클로르 물질뿐만 아니라 일반적으로 8극성 양자 스핀 액체에 대한 이론적 이해의 새로운 장을 엽니다."
추가 탐색 물리학자들은 가능한 최초의 3차원 양자 스핀 액체를 찾습니다. 추가 정보: Anish Bhardwaj et al, 파이로클로 자석 Ce2Zr2O7, npj Quantum Materials (2022)에서 이국적인 양자 스핀 유동성을 조사합니다. DOI: 10.1038/s41535-022-00458-2 라이스대학교 제공
https://phys.org/news/2022-05-sleuthing-3d-quantum-liquid.html
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메모 2205112057 나의사고실험 oms 스토리텔링
자기 모노폴이 존재한다. 세륨 파이로클로르 양자 스핀 액체에는 멋진 형태의 모노폴이 존재한다는 것이 밝혀졌다.
샘플 b.qoms의 vixer(zz'), smola(xy)특이점이 모노폴일 수 있다.
b.qoms의 4vixer(z,z')
2000
0011
0101
0110
b.qoms의 6vixer(z,z')
400000
001120
010012
010012
-Theory The potential existence of particles is still debated by cosmologists and high-energy physicists. "When people talk about fractionation, what they mean is that the system works like a physical particle like an electron splits in two halves, wanders around, and then recombines somewhere later," Nevidomskyy said.
-"And in pyrochlor magnets like the ones we studied, these wandering objects behave like quantum magnetic monopoles." A magnetic monopole can be visualized as an isolated pole such as an upward or downward pole of a single electron. "Of course, in classical physics you can't just separate one end of a bar magnet," he said. “North and south monopoles always come in pairs. But in quantum physics, magnetic monopoles can exist hypothetically, and quantum theorists constructed them almost 100 years ago to explore fundamental questions about quantum mechanics.
-Nevidomskyy said, "As far as we know, magnetic monopoles do not exist in our universe in primitive form." A single spin flip creates spinons, two fragmented quasiparticles that behave like monopoles and wander around a crystal lattice."
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Memo 2205112057 My Thought Experiment oms Storytelling
Magnetic monopoles exist. It turns out that there are fancy forms of monopoles in the cerium pyrochlor quantum spin liquid.
The vixer(zz') and smola(xy) singularities of sample b.qoms may be monopoles.
4vixer(z,z') in b.qoms
2000
0011
0101
0110
6vixer(z,z') in b.qoms
400000
001120
010012
010012
021100
002200
.For the first time, researchers have observed an X-ray explosion on a white dwarf
연구원들은 처음으로 백색 왜성에서 X선 폭발을 관찰했습니다
튀빙겐 대학교 크레딧: Pixabay/CC0 공개 도메인 MAY 11, 2022
우리 태양과 같은 별은 연료를 모두 소모하면 수축하여 백색 왜성을 형성합니다. 때때로 그러한 죽은 별은 초고온 폭발로 다시 살아나면서 X선 복사의 불덩어리를 생성합니다. FAU(Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)가 이끄는 튀빙겐 대학을 비롯한 여러 독일 연구소의 연구팀은 이제 처음으로 X선 빛의 폭발을 관찰할 수 있었습니다. "그것은 어느 정도 운이 좋은 우연의 일치였습니다."라고 Bamberg에 있는 Dr. Karl Remeis 천문대에 있는 FAU의 Astronomical Institute의 Ole König는 설명합니다 . Jörn Wilms와 Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, University of Tübingen, Universitat Politécnica de Barcelona in Barcelona, Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam의 연구팀.
-천체 물리학자는 "이 X선 섬광은 몇 시간만 지속되며 예측이 거의 불가능하지만 관측 기기는 정확한 시간에 폭발을 직접 가리켜야 합니다"라고 설명합니다. 이 경우 장비는 현재 지구에서 150만 킬로미터 떨어진 곳에 위치한 eROSITA X선 망원경으로 2019년부터 하늘에서 연X선을 관측하고 있다. 2020년 7월 7일 강한 X선을 측정했다.
4시간 전에 완전히 눈에 띄지 않았던 하늘의 한 영역에서 광선 복사 . 4시간 후 엑스선 망원경이 같은 위치를 관측했을 때 방사선은 사라졌다. 이전에 검출기 중심을 완전히 과다 노출시켰던 X선 섬광은 8시간 미만 지속되었음에 틀림없다.
이와 같은 엑스선 폭발은 30여 년 전 이론적인 연구를 통해 예견됐지만 지금까지 직접 관측된 적은 없다. 이러한 X선의 불덩어리는 원래 태양과 크기가 비슷했던 별의 표면에서 발생하며, 수소 로 이루어진 연료의 대부분을 소모 하고 나중에는 핵 내부 깊숙이 있는 헬륨으로 만들어집니다. 이 별의 시체는 크기가 지구와 비슷하지만 질량이 우리 태양과 비슷할 수 있는 백색 왜성이 남을 때까지 축소됩니다. "이러한 비율을 그리는 한 가지 방법은 태양이 사과와 같은 크기라고 생각하는 것입니다. 즉, 지구는 10미터 거리에서 사과 주위를 도는 핀 머리와 같은 크기가 될 것입니다."라고 Jörn Wilms가 설명합니다. 튀빙겐 대학의 빅터 도로셴코 박사는 "이러한 소위 신성 은 항상 발생하지만 대부분의 X선 방출이 생성되는 맨 처음 순간에 이를 탐지하는 것은 정말 어렵다"고 덧붙였다.
"플래시의 짧은 지속 시간뿐만 아니라 방출되는 X선의 스펙트럼이 매우 부드럽다는 사실도 문제입니다. 연성 X선은 에너지가 많지 않고 성간 매질에 쉽게 흡수되어 멀리 볼 수 없습니다. 관측 가능한 물체의 수를 제한하는 이 대역에서 신성이든 일반 별이든 망원경은 일반적으로 흡수가 덜 중요한 더 단단한 X선에서 가장 효과적이도록 설계되었으며, 이것이 바로 망원경이 이벤트를 놓치는 이유입니다. 이렇게"라고 Victor Doroshenko는 결론지었습니다.
-별의 시체는 보석을 닮았다 반면에 사과를 핀 머리 크기로 축소하면 이 작은 입자가 사과의 비교적 큰 무게를 유지합니다. "백색 왜성 내부에서 작은 티스푼의 물질은 쉽게 큰 트럭과 같은 질량을 갖습니다."라고 Jörn Wilms는 계속합니다.
이 타버린 별은 주로 산소와 탄소로 구성되어 있기 때문에 우주를 떠도는 지구와 같은 크기의 거대한 다이아몬드에 비유할 수 있습니다. 귀중한 보석 형태의 이 물체는 너무 뜨거워서 하얗게 빛납니다. 그러나 방사선은 너무 약해서 지구에서 감지하기 어렵습니다. 그것은 백색 왜성이 아직 타오르는 별을 동반하지 않는 한, 그리고 백색 왜성의 엄청난 중력이 동반되는 별의 껍질에서 수소를 끌어당기는 경우가 아니라면 사실입니다.
FAU 천체 물리학자인 Jörn Wilms는 "시간이 지나면 이 수소가 모여서 백색 왜성 표면에 불과 몇 미터 두께의 층을 형성할 수 있습니다. 이 층에서 거대한 중력은 엄청난 압력을 생성하여 별이 다시 점화되도록 합니다. 연쇄 반응에서 곧 거대한 폭발이 일어나며 그 동안 수소 층이 날아갑니다. 이와 같은 폭발의 X선 방사선은 2020년 7월 7일 eROSITA의 감지기에 부딪혀 과다 노출된 이미지를 생성했습니다. "백색 왜성 대기에서 나오는 X선 방출의 물리적 기원은 비교적 잘 알려져 있으며, 첫 번째 원리와 정교한 세부 사항에서 스펙트럼을 모델링할 수 있습니다. 모델을 관찰과 비교하면 [우리]가 백색 왜성의 기본 속성을 배울 수 있습니다. 무게, 크기 또는 화학적 조성과 같은 이러한 물체"라고 Tübingen University의 Valery Suleimanov 박사는 설명합니다. "그러나 이 특별한 경우의 문제는 광자가 없는 30년 후에 갑자기 너무 많은 광자를 갖게 되어 하나의 매우 밝은 물체가 아니라 수백만 개의 매우 희미한 물체를 감지하도록 설계된 eROSITA의 스펙트럼 응답을 왜곡했다는 것입니다." Victor Doroshenko를 추가합니다.
-"X선 장비의 개발을 지원하면서 원래 작성했던 모델 계산을 사용하여 복잡한 과정에서 과다 노출된 이미지를 더 자세히 분석하여 백색 왜성 폭발의 비하인드 뷰를 얻을 수 있었습니다. 또는 노바"라고 Jörn Wilms는 설명합니다. 결과에 따르면 백색 왜성은 우리 태양 정도의 질량을 가지므로 상대적으로 큽니다. 폭발은 약 327,000 켈빈 온도의 불덩이를 생성하여 태양보다 약 60배 더 뜨겁습니다. "이러한 매개변수는 X선 복사 모델을 Valery Suleimanov와 Victor Doroshenko가 튀빙겐에서 생성한 매우 뜨거운 백색 왜성 에서 방출되는 복사 모델과 결합 하고 사양을 훨씬 벗어난 영역에서 기기 응답에 대한 매우 심층 분석을 통해 얻은 것입니다. FAU와 MPE. 현대 과학에서의 협력의 중요성과 독일 eROSITA 컨소시엄 내의 광범위한 전문 지식을 아주 잘 보여주고 있다고 생각합니다."라고 Tübingen University의 Dr. Klaus Werner가 덧붙입니다. 이 신성은 연료가 매우 빨리 고갈되기 때문에 빠르게 냉각되고 X선 복사는 결국 가시광선이 될 때까지 약해집니다.
가시광선은 eROSITA 탐지 후 반나절 후에 지구에 도달하여 광학 망원경으로 관찰되었습니다. Ole König는 "그때 겉보기에 밝은 별이 나타났습니다. 이것은 실제로 폭발로 인한 가시광선이었고 너무 밝아서 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있었습니다."라고 설명합니다. 이와 같이 "새로운 별"로 보이는 것이 과거에 관찰되어 " 노바 "로 명명되었습니다.stella" 또는 "new star"는 예상치 못한 출현으로 인해 발생합니다. 이러한 신성은 X선 섬광 후에만 볼 수 있기 때문에 이러한 발생을 예측하는 것은 매우 어렵고 X선에 닿았을 때 주로 우연에 달려 있습니다. Ole König는 "우리는 정말 운이 좋았습니다.
추가 탐색 MAGIC 망원경으로 노바 폭발 관찰 추가 정보: Ole König et al, 불덩이 단계에서 신성의 X선 탐지, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04635-y 저널 정보: 네이처 튀빙겐 대학교 제공
https://phys.org/news/2022-05-x-ray-explosion-white-dwarf.html
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메모 2205120616 나의 사고실험 oms스토리텔링
연구원들은 처음으로 백색 왜성에서 X선 폭발을 관찰했다. 흔한 일이지만 x선 섬광의 관측은 매우 어렵다고 한다. 폭발의 지속시간이 짧아 그 위치를 주목해야 하고 언제 발생할런지 몰라서 어느 정도는 운도 따라야 한다.
그래서 대안을 찾아야 한다면 샘플a.oms의 감지력을 활용할 필요가 있다. x선을 감지하기 위해 준비된 동일한 x선 반응 감지기을 oms에 두는 일이다. 동일하면 불이 들어오게 만드면 된다.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.quasi oms(standard)
0100000010=0,2
0010000100
0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
0000100010
2000000000
0000001001
sample b.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-Stars like our Sun will contract when they run out of fuel to form white dwarfs. Sometimes such dead stars come back to life in superheated explosions, creating fireballs of X-ray radiation. A team of researchers from several German laboratories, including the University of Tübingen, led by Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), was now able to observe for the first time an explosion of X-ray light. “It was kind of a lucky coincidence,” said Dr. Bamberg, Dr. Ole König of FAU's Astronomical Institute at the Karl Remeis Observatory explains.
-As the astrophysicist explains, "These flashes of X-rays only last a few hours and are almost impossible to predict, but instruments must point directly at the explosion at the correct time." In this case, the instrument is currently observing soft X-rays in the sky since 2019 with the eROSITA X-ray telescope, located 1.5 million kilometers from Earth. On July 7, 2020, strong X-rays were measured.
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Memo 2205120616 My thought experiment oms storytelling
Researchers have observed an X-ray burst in a white dwarf for the first time. Although it is common, it is said that the observation of x-ray flashes is very difficult. The duration of the explosion is short, so you have to pay attention to its location, and you don't know when it will happen, so you have to follow some luck.
So, if you need to find an alternative, you need to use the sensing power of sample a.oms. It's just a matter of putting the same x-ray response detector on the oms ready to detect x-rays. If it's the same, just make it light up.
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