干凈磁晶體中的動態(tài)分形和異常噪聲

2023-08-01 17:24:42 來源：今日科學(xué)

近日，英國劍橋大學(xué)Jonathan N. Hallén及其研究小組研究了干凈磁晶體中的動態(tài)分形和異常噪聲。該項研究成果發(fā)表在2022年12月16日出版的《科學(xué)》上。

(資料圖)

在這項工作中，課題組在熱力學(xué)平衡的無序、化學(xué)計量和三維磁晶體中發(fā)現(xiàn)了一個涌現(xiàn)的動力學(xué)分形。這一現(xiàn)象源于對自旋冰中磁單極激發(fā)的動力學(xué)的約束，它限制了它們在分形上的移動。這一觀測解釋了自旋冰化合物Dy2Ti2O7磁噪聲實驗中發(fā)現(xiàn)的異常指數(shù)，并解決了關(guān)于其快速發(fā)散弛豫時間的長期難題。自旋冰能夠表現(xiàn)出如此顯著的現(xiàn)象，這表明在簡單拓?fù)涠囿w系統(tǒng)的合作動力學(xué)中還會有更多意想不到的發(fā)現(xiàn)。

研究人員表示，分形--具有非整數(shù)維度的物體--在自然界的流形環(huán)境和長度尺度中出現(xiàn)。

附：英文原文

Title: Dynamical fractal and anomalous noise in a clean magnetic crystal

Author: Jonathan N. Hallén, Santiago A. Grigera, D. Alan Tennant, Claudio Castelnovo, Roderich Moessner

Issue&Volume: 2022-12-16

Abstract: Fractals—objects with noninteger dimensions—occur in manifold settings and length scales in nature. In this work, we identify an emergent dynamical fractal in a disorder-free, stoichiometric, and three-dimensional magnetic crystal in thermodynamic equilibrium. The phenomenon is born from constraints on the dynamics of the magnetic monopole excitations in spin ice, which restrict them to move on the fractal. This observation explains the anomalous exponent found in magnetic noise experiments in the spin ice compound Dy2Ti2O7, and it resolves a long-standing puzzle about its rapidly diverging relaxation time. The capacity of spin ice to exhibit such notable phenomena suggests that there will be further unexpected discoveries in the cooperative dynamics of even simple topological many-body systems.

DOI: add1644

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.add1644

來源：科學(xué)網(wǎng) 小柯機(jī)器人

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