Was bedeutet „Deconfined Quantum Critical Point“?

Antiferromagnetische Spinsysteme können "Spinon"-Anregungen haben. Konzeptionell können Sie diese erstellen, indem Sie von einem VBS-Grundzustand aus Singuletts ausgehen, dann ein Singulett in ein Tensorprodukt aus zwei Spins "brechen" und dann die losen Spins voneinander weg "bewegen", indem Sie die Singuletts neu anordnen, wie in dargestellt Abb. 4(c) von https://www.nature.com/nature/journal/v464/n7286/abs/nature08917.html . Wichtig ist, dass Spinons Spin-1/2 tragen, während das Umklappen eines einzelnen Spins von oben nach unten (oder umgekehrt) eine Spin-1-„Magnon“-Anregung erzeugt. Sie können einen Magnon mit einer lokalen Operation erstellen, aber Spinons können nur paarweise erstellt werden.

Typischerweise ziehen sich Spinons gegenseitig an und sind in gebundenen Paaren "eingeschränkt". (Im Grunde sieht man also nie einen einzelnen isolierten Spinon bei Nulltemperatur.) Nachdem Sie zwei Spinons erstellt haben, bleiben sie immer sehr nahe beieinander. Ein gebundenes Paar von zwei Spin-1/2-Spinons ist eine Spin-0- oder Spin-1-Anregung (ähnlich wie ein Magnon), also ist es nicht so interessant, weil es "topologisch trivial" ist, weil Sie es über lokale Operationen erzeugen können (wie z ein Unterhemd brechen, wie oben erwähnt).

Aber wenn Sie die Hamilton-Parameter in einem 2D-Antiferromagneten genau auf den kritischen Punkt zwischen VBS und antiferromagnetischer Ordnung einstellen, kann etwas sehr Ungewöhnliches passieren: Die Anziehung zwischen Spinonen kann verschwinden. Sie können daher einen von ihnen mit geringem Energieaufwand auch bei Nulltemperatur sehr weit vom anderen wegziehen. Sie können sogar einen Spinon so weit von seinem "Zwilling" entfernen, dass Sie den Zwilling vollständig ignorieren und den Spinon einzeln untersuchen können. Die grundlegende „Ladung“ dieses Spinsystems ist auf die kontinuierliche globale Spinsymmetrie zurückzuführen$\hbar$, was dem Umdrehen eines Spins entspricht, aber diese Symmetrie kann "fraktionieren" und Sie können eine effektive lokale Anregung mit einer "fraktionierten Ladung" (wirklich Spin) von erhalten$(1/2) \hbar$.

Technischer Hinweis: Ich habe so getan, als würden Teilchen "definiert", wenn ihre anziehende potentielle Energie funktioniert$V(r)$verschwindet. Das ist nicht ganz richtig: Die eigentliche Definition von Einschluss ist die anziehende potentielle Energie$V(r)$ist oben begrenzt, auch als$r \to \infty$. Definierte Partikel können sich immer noch anziehen, aber eine endliche Menge an Energie muss in der Lage sein, ihnen eine "Fluchtgeschwindigkeit" zu geben, die sie zu einer Trennung bringen kann$r = \infty$. B. ein Coulomb-artiges anziehendes Potential nicht einschränkend, aber ein harmonisch-oszillatorartiges Potential schon: man braucht immer mehr Energie, um die Spinons immer weiter zu trennen (als ob sie durch eine Saite mit endlicher Saitenspannung verbunden wären), also Sie um eine makroskopische Distanz voneinander zu bewegen, würde eine enorme Energiemenge erfordern.