Frakcionálás

A fizika , fractionalization  az a jelenség, amellyel a  quasiparticles a rendszert nem lehet megépíteni, mint a kombinációk az elemi összetevők. Fontos példa és az elsők között található a frakcionált kvantum Hall-effektus példája . Ebben az esetben az alkotó részecskék elektronok , de a kvázrészecskék elektromos töltéssel rendelkeznek, amely az elektron töredéke. A frakcionálás a kvázirészecskék dekonfinációjaként értelmezhető, amelyek együtt alkotják az elemi alkotóelemeket. A spin-töltés szétválasztása esetén például az elektron egy "spinon" és "töltet" kötött állapotának tekinthető, amelyek bizonyos körülmények között szabadon mozoghatnak.

A történet

A kvantum Hall-hatást 1980-ban fedezték fel, amikor a kvantifikált vezetőképességet mérték. Laughlin 1983-ban egy frakcionált töltőfolyadékot javasolt modellként az 1982-ben észlelt frakcionált kvantum Hall-effektus magyarázatára, amellyel részesült az 1998-as fizikai Nobel-díjban. 1997-ben egy elektromos áram, amelynek hordozói harmadik töltéssel rendelkeznek, az elektron közvetlenül megfigyelhető volt. Az ötödik töltéssel analóg hatás 1999-ben volt tapasztalható. Azóta különféle páratlan frakciókat detektáltak.

Később bebizonyosodott, hogy a rendezetlen mágneses anyagok érdekes spinfázisokat képeznek. A centrifugálás frakcionálódását a jégpörgetésekben 2009-ben és a folyadékok centrifugálását 2012-ben figyelték meg.

A töredéktöltések továbbra is aktív kutatási téma a sűrített anyagfizikában. Ezeknek a kvantumfázisoknak a vizsgálata befolyásolja a szupravezetés és a felszíni transzporttal rendelkező szigetelők megértését a topológiai kvantum számítógépek számára.

Fizikai

Az anyag bonyolult fázisaiban a többtestes hatások olyan kialakuló tulajdonságokhoz vezetnek, amelyek kvázi részecskékre vonatkoznak. Egy szilárd anyagban az elektronok viselkedését különösen a magnonok, gerjesztések, lyukak és töltések tekintetében írják le. A spinonok, töltők és anionok kvázi részecskék, amelyeknek nincs leírásuk az alkotó elemek, vagyis az elektronok szempontjából. Nevezetesen, bárkinek van egy tört statisztikája.


Rendszerek

Néhány 1D-s szoliton, például a poliacetilénben kialakított doménfal, frakcionált elektromos töltést mutat. A töltés és a spin spinonokká és holonokká válását az SrCuO 2- ben detektálták az 1D elektronokra. 

A frusztrált mágneses kristályokban frakcionált spin-gerjesztésű centrifugális folyadékok fordulhatnak elő. ZnCu 3 (OH) 6 Cl 2( Herbertsmithite ) és α-RuCI 3 két kétdimenziós példát. Három dimenzióban a jégpörgések a Dy2Ti2O7 és a Ho2Ti2O-ban fordulnak elő, a szabadság fokainak frakcionálása a mágneses monopólusok dekonfinálódásához vezet. A frakcionált gerjesztéseket szembe kell állítani néhány kvázirészecskével, például a  magnonokkal és a Cooper-párokkal , amelyek kvantumszámai az alkotó elemek kombinációi. 

Megjegyzések

  1. Frakcionális töltéshordozók felfedezve  " , a Physics World-en , 1997. október 24(hozzáférés : 2010. február 8. )
  2. „  A frakcionálisan töltött kvázirészecskék lokalizációja  ”, Science , vol.  305, n °  5686,2004, P.  980–3 ( PMID  15310895 , DOI  10.1126 / science.1099950 , Bibcode  2004Sci ... 305..980M )
  3. RA Bertlmann és A. Zeilinger, Quantum (Un) beszélhetők: Belltől a Quantum Informationig , Springer Science & Business Media,2002. július 27, 389–91  p. ( ISBN  978-3-540-42756-8 , online olvasás )
  4. B. J Kim , H Koh , E Rotenberg és S. -J Oh , „  Különböző spinon- és holon-diszperziók a fotoemissziós spektrális funkciókban egydimenziós SrCuO2-ből  ”, Nature Physics , vol.  2, n o  6,2006. május 21, P.  397–401 ( DOI  10.1038 / nphys316 , Bibcode  2006NatPh ... 2..397K )
  5. A. Banerjee , CA Bridges és J.-Q. Yan , „  Kitaev kvantum centrifugálásának folyékony viselkedése méhsejt mágnesben  ”, Nature Materials , vol.  15, n o  7,2016. április 4, P.  733–740 ( PMID  27043779 , DOI  10.1038 / nmat4604 , Bibcode  2016NatMa..15..733B , arXiv  1504.08037 )
  6. C. Castelnovo, R. és S. Moessner Sondhi „  spin jég, Fractionalization és topológiai Order  ” Annual Review of Kondenzált anyagok fizikája , vol.  3, n o  20122012, P.  35–55 ( DOI  10.1146 / annurev-conmatphys-020911-125058 , arXiv  1112.3793 )