La disposición regular de los átomos en un cristal permite interacciones complejas que pueden conducir a nuevos estados de materia. Algunos cristales tienen interacciones magnéticas en una sola dimensión, es decir, son magnéticamente unidimensionales. Si, además, los momentos magnéticos sucesivos apuntanen direcciones opuestas, entonces estamos tratando con un antiferromagnético unidimensional. Hans Bethe describió este sistema por primera vez teóricamente en 1931, prediciendo también la presencia de excitaciones de cadenas de dos o más momentos consecutivos que apuntan en una dirección, llamadas cadenas de Bethe.
Sin embargo, esos estados de cadena no se pudieron observar en condiciones experimentales normales porque son inestables y oscurecidos por las otras características del sistema. El truco utilizado en este documento es aislar las cadenas aplicando un campo magnético.
Ahora, una cooperación internacional en torno al físico HZB Bella Lake y su colega Anup Bera fue capaz de identificar y caracterizar experimentalmente las cuerdas Bethe en un sólido real por primera vez. El equipo hizo cristales de SrCo2V2O8, que es un sistema modelo unidimensionalantiferromagnético: solo los átomos de cobalto tienen momentos magnéticos, todos están alineados a lo largo de una dirección y los momentos adyacentes se cancelan entre sí.
En la fuente de neutrones de Berlín BER II fue posible investigar la muestra con neutrones bajo campos magnéticos extremadamente altos de hasta 25.9 Tesla. De los datos, los físicos obtuvieron un diagrama de fase de la muestra en función del campo magnético, yTambién más información sobre los patrones magnéticos internos, que podrían compararse con la idea de Bethe que fueron cuantificados por un grupo teórico dirigido por Jianda Wu.
"Los datos experimentales están en excelente acuerdo con la teoría", dice la profesora Bella Lake. "Pudimos identificar claramente dos e incluso tres cadenas de cuerdas Bethe y determinar su dependencia energética. Estos resultados nos muestran una vez más cuán fantásticamenteasí funciona la física cuántica "
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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