干凈磁晶體中的動態分形和異常噪聲
近日，英國劍橋大學Jonathan N. Hallén及其研究小組研究了干凈磁晶體中的動態分形和異常噪聲。該項研究成果發表在2022年12月16日出版的《科學》上。
(資料圖)
在這項工作中，課題組在熱力學平衡的無序、化學計量和三維磁晶體中發現了一個涌現的動力學分形。這一現象源于對自旋冰中磁單極激發的動力學的約束，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磁噪聲實驗中發現的異常指數，并解決了關于其快速發散弛豫時間的長期難題。自旋冰能夠表現出如此顯著的現象，這表明在簡單拓撲多體系統的合作動力學中還會有更多意想不到的發現。
研究人員表示，分形--具有非整數維度的物體--在自然界的流形環境和長度尺度中出現。
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：科學網 小柯機器人
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