科學家發現第三種磁性

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　新浪科技訊 香港時間12月30日消息，據國外媒體報導，美國麻省理工學院的研究人員發現了一種新物質，擁有第三種磁性狀態。他們表示這種新物質將改變電腦的數據存儲方式。麻省理工學院的物理學教授李楊(Young Lee，音譯)指出：“我們發現了第三種基本磁態。”

　　英國《自然》雜誌報導稱，麻省理工學院的研究証明存在這種被稱之為“液態自旋量子”的新物質。液態自旋量子是一種固態晶體，但它的磁態卻呈液態。與其他兩種磁性不同，液態自旋量子的單個粒子磁性取向始終處於變化之中，與真正液體中的分子運動類似。李楊表示這種物質內部沒有靜態磁性取向。他說：“但粒子之間存在強烈的相互作用，由於量子效應，它們不會固定在某個地方。”

　　李楊指出這種怪異的狀態很難進行測量或者說很難証實它的存在。這是迄今為止得出的最具有說服力的實驗數據，証明存在這種現象。“過去，這種現象只存在於理論家的模型中，現在，我們在現實的物理系統內發現這種現象。”

　　所謂的鐵磁性是指磁鐵或者指南針的簡單磁性。幾百年前，人們就已經發現這種現象。反鐵磁性是現代電腦硬盤讀頭的基礎，預測這種現象讓路易斯-奈耳在1970年獲得諾貝爾物理學獎，發現這種現象則讓麻省理工學院的名譽教授克利福德-沙爾在1994年斬獲諾獎。反鐵磁性是指金屬或者合金的離子磁場相互抵消。無論是哪一種情況，它們只有溫度冷卻到一個確定溫度之後才能具有磁性。

　　1987年，著名理論學家菲利普-安德森首次提出存在第三種磁態。李楊表示安德森認為這種狀態可能與高溫超導體有關。“自此之後，物理學家便希望製造出這種磁態。過去幾年，我們才在這一研究領域取得進展。”液態自旋量子本身是一種被稱之為“herbertsmithite”的礦物晶體，以礦物學家赫伯特-史密斯(Herbert Smith)的名字命名。1972年，史密斯在智利發現了這種礦物。

　　2011年，李楊和同事首次合成這種物質的一個大尺寸純晶體，整個過程歷時10個月。隨後，他們一直對這種晶體的性質進行細緻研究。絕大多數物質都擁有不連續的量子態，量子態的改變用整數表達，相比之下，液態自旋量子表現出碎片式的量子態。研究人員發現這種被稱之為“自旋振子”的量子態能夠形成一個連續體。他們在發表於《自然》雜誌上的論文中將這一觀測發現描述為“引人注目的第一次”。

　　李楊表示：“這項研究成果是物理學家和化學家等學科的科學家共同努力的結晶。你需要合成這種物質而後利用先進物理學技術進行研究。理論學家對我們的這項研究起到了重要作用。”李楊指出可能需要很長時間才能讓這種非常基礎的研究轉化成實際應用。

　　麻省理工學院的研究成果有助於改進數據存儲或者通訊，可能的方式是利用一種被稱之為“遠距離纏結”的怪異量子現象。遠距離纏結是指兩個相隔很遠的粒子能夠同時影響彼此的狀態。此外，這一研究成果也有助於研發高溫超導體，讓這一領域取得新進展。李楊說：“我們需要進一步瞭解這種現象。目前還沒有任何理論能夠描述我們觀測到的現象。”美國哈佛大學物理學教授蘇比爾-薩奇德夫表示：“這是一個重大研究發現，為研究多主體系統內的量子纏結打開了一扇窗。”(孝文)