自旋-电荷分离现象

深蓝色的畅想

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，该院管习文科研团队与美国莱斯大学科研团队合作，通过实验首次确定性观测到自旋-电荷分离的奇特现象。

自旋-电荷分离是一维量子多体物理中独特的普适规律。通常在一维相互作用电子系统中，其低能激发可分离成两种彼此独立的集体运动模式：一种模式只携带自旋，另一种模式只携带电荷，这种奇特的现象称之为自旋-电荷分离。“朝永-拉亭戈液体理论”可以用来描述这种低能普适行为。

管习文介绍，尽管这方面的研究有40多年历史，人们也在一维固体材料发现一些与自旋-电荷分离现象相关的证据，但是对于这种现象至今缺乏确定性实验验证。

中美研究团队自2018年开始合作，通过量子可积系统理论，在2020年得到一维超冷费米气体独特的分数化准粒子和自旋-电荷分离现象的精确结果，并给出实验验证自旋-电荷分离现象的具体方案。其后，团队继续攻关，通过囚禁一维超冷原子实验，分别独立激发自旋和电荷的密度波，并测量其相互作用依赖的速度，成功观测到自旋-电荷分离的奇特现象，并发现该体系中由自旋反向散射引起的非线性朝永-拉亭戈液体效应。相关研究成果于2022年6月17日发表在《科学》上。

据介绍，该项科研不但展现了量子多体物理中的典范，也为将来基于原子分子和光物理的精密测量科技提供了新思想。