第三種磁態(tài)的發(fā)現(xiàn)在超導材料研究方面具有重要意義，同能也能改變電腦硬盤的工作方式

　　北京時間12月25日消息，據(jù)國外媒體報道，美國麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新物質，擁有第三種磁性狀態(tài)。他們表示這種新物質將改變電腦的數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)了第三種基本磁態(tài)。”

　　英國《自然》雜志報道稱，麻省理工學院的研究證明存在這種被稱之為“液態(tài)自旋量子”的新物質。液態(tài)自旋量子是一種固態(tài)晶體，但它的磁態(tài)卻呈液態(tài)。與其他兩種磁性不同，液態(tài)自旋量子的單個粒子磁性取向始終處于變化之中，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(tài)磁性取向。他說：“但粒子之間存在強烈的相互作用，由于量子效應，它們不會固定在某個地方。”

　　李楊指出這種怪異的狀態(tài)很難進行測量或者說很難證實它的存在。這是迄今為止得出的最具有說服力的實驗數(shù)據(jù)，證明存在這種現(xiàn)象。“過去，這種現(xiàn)象只存在于理論家的模型中，現(xiàn)在，我們在現(xiàn)實的物理系統(tǒng)內發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)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(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。反鐵磁性是現(xiàn)代電腦硬盤讀頭的基礎，預測這種現(xiàn)象讓路易斯-奈耳在1970年獲得諾貝爾物理學獎，發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)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后才能具有磁性。

　　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(tài)。李楊表示安德森認為這種狀態(tài)可能與高溫超導體有關。“自此之后，物理學家便希望制造出這種磁態(tài)。過去幾年，我們才在這一研究領域取得進展。”液態(tài)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(fā)現(xiàn)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。隨后，他們一直對這種晶體的性質進行細致研究。絕大多數(shù)物質都擁有不連續(xù)的量子態(tài)，量子態(tài)的改變用整數(shù)表達，相比之下，液態(tài)自旋量子表現(xiàn)出碎片式的量子態(tài)。研究人員發(fā)現(xiàn)這種被稱之為“自旋振子”的量子態(tài)能夠形成一個連續(xù)體。他們在發(fā)表于《自然》雜志上的論文中將這一觀測發(fā)現(xiàn)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后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?；A的研究轉化成實際應用。

　　麻省理工學院的研究成果有助于改進數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tài)。此外，這一研究成果也有助于研發(fā)高溫超導體，讓這一領域取得新進展。李楊說：“我們需要進一步了解這種現(xiàn)象。目前還沒有任何理論能夠描述我們觀測到的現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，為研究多主體系統(tǒng)內的量子纏結打開了一扇窗。”