March 2010 April 2010 May 2010 June 2010 July 2010
August 2010
September 2010 October 2010
November 2010
December 2010
January 2011
February 2011 March 2011 April 2011 May 2011 June 2011 July 2011 August 2011 September 2011 October 2011 November 2011 December 2011 January 2012 February 2012 March 2012 April 2012 May 2012 June 2012 July 2012 August 2012 September 2012 October 2012 November 2012 December 2012 January 2013 February 2013 March 2013 April 2013 May 2013 June 2013 July 2013 August 2013 September 2013 October 2013 November 2013 December 2013 January 2014 February 2014 March 2014 April 2014 May 2014 June 2014 July 2014 August 2014 September 2014 October 2014 November 2014 December 2014 January 2015 February 2015 March 2015 April 2015 May 2015 June 2015 July 2015 August 2015 September 2015 October 2015 November 2015 December 2015 January 2016 February 2016 March 2016 April 2016 May 2016 June 2016 July 2016 August 2016 September 2016 October 2016 November 2016 December 2016 January 2017 February 2017 March 2017 April 2017 May 2017 June 2017 July 2017 August 2017 September 2017 October 2017 November 2017 December 2017 January 2018 February 2018 March 2018 April 2018 May 2018 June 2018 July 2018 August 2018 September 2018 October 2018 November 2018 December 2018 January 2019 February 2019 March 2019 April 2019 May 2019 June 2019 July 2019 August 2019 September 2019 October 2019 November 2019 December 2019 January 2020 February 2020 March 2020 April 2020 May 2020 June 2020 July 2020 August 2020 September 2020 October 2020 November 2020 December 2020 January 2021 February 2021 March 2021 April 2021 May 2021 June 2021 July 2021 August 2021 September 2021 October 2021 November 2021 December 2021 January 2022 February 2022 March 2022 April 2022 May 2022 June 2022 July 2022 August 2022 September 2022 October 2022 November 2022 December 2022 January 2023 February 2023 March 2023 April 2023 May 2023 June 2023 July 2023 August 2023 September 2023 October 2023 November 2023 December 2023 January 2024 February 2024 March 2024 April 2024
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
News Every Day |

New Evidence For Electron’s Dual Nature Found In A Quantum Spin Liquid

Researchers at Princeton University conducted experiments on materials known as quantum spin liquids, finding evidence that the electrons in the quantum regime behave as if they are made up of two particles. CREDIT Catherine Zandonella, Princeton University

A new discovery led by Princeton University could upend our understanding of how electrons behave under extreme conditions in quantum materials. The finding provides experimental evidence that this familiar building block of matter behaves as if it is made of two particles: one particle that gives the electron its negative charge and another that supplies its magnet-like property, known as spin.

"We think this is the first hard evidence of spin-charge separation," said Nai Phuan Ong, Princeton's Eugene Higgins Professor of Physics and senior author on the paper published this week in the journal Nature Physics.

The experimental results fulfill a prediction made decades ago to explain one of the most mind-bending states of matter, the quantum spin liquid. In all materials, the spin of an electron can point either up or down. In the familiar magnet, all of the spins uniformly point in one direction throughout the sample when the temperature drops below a critical temperature.

However, in spin liquid materials, the spins are unable to establish a uniform pattern even when cooled very close to absolute zero. Instead, the spins are constantly changing in a tightly coordinated, entangled choreography. The result is one of the most entangled quantum states ever conceived, a state of great interest to researchers in the growing field of quantum computing.

To describe this behavior mathematically, Nobel prize-winning Princeton physicist Philip Anderson (1923-2020), who first predicted the existence of spin liquids in 1973, proposed an explanation: in the quantum regime an electron may be regarded as composed of two particles, one bearing the electron's negative charge and the other containing its spin. Anderson called the spin-containing particle a spinon.

In this new study, the team searched for signs of the spinon in a spin liquid composed of ruthenium and chlorine atoms. At temperatures a fraction of a Kelvin above absolute zero (or roughly -452 degrees Fahrenheit) and in the presence of a high magnetic field, ruthenium chloride crystals enter the spin liquid state.

Graduate student Peter Czajka and Tong Gao, Ph.D. 2020, connected three highly sensitive thermometers to the crystal sitting in a bath maintained at temperatures close to absolute zero degrees Kelvin. They then applied the magnetic field and a small amount of heat to one crystal edge to measure its thermal conductivity, a quantity that expresses how well it conducts a heat current. If spinons were present, they should appear as an oscillating pattern in a graph of the thermal conductivity versus magnetic field.

The oscillating signal they were searching for was tiny -- just a few hundredths of a degree change -- so the measurements demanded an extraordinarily precise control of the sample temperature as well as careful calibrations of the thermometers in the strong magnetic field.

The team used the purest crystals available, ones grown at the U.S. Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory (ORNL) under the leadership of David Mandrus, materials science professor at the University of Tennessee-Knoxville, and Stephen Nagler, corporate research fellow in ORNL's Neutron Scattering Division. The ORNL team has extensively studied the quantum spin liquid properties of ruthenium chloride.

In a series of experiments conducted over nearly three years, Czajka and Gao detected temperature oscillations consistent with spinons with increasingly higher resolution, providing evidence that the electron is composed of two particles consistent with Anderson's prediction.

"People have been searching for this signature for four decades," Ong said, "If this finding and the spinon interpretation are validated, it would significantly advance the field of quantum spin liquids."

Czajka and Gao spent last summer confirming the experiments while under COVID restrictions that required them to wear masks and maintain social distancing.

"From the purely experimental side," Czajka said, "it was exciting to see results that in effect break the rules that you learn in elementary physics classes."

Подмосковье

В Подмосковье прошел отборочный этап фестиваля по робототехнике

'Sticking his thumb in the judge's face': Michael Cohen says $1k gag order fines are joke

Life On The Green: Jack Nicklaus, golf legends impart wealth of wisdom in Ann Liguori’s new book

Cyprus Closed Chess Championship names winners

Trump trial: Jury selection to resume in New York City for 3rd day in former president's trial

Ria.city






Read also

Winderman’s view: Duncan Robinson’s return also a win for the Heat

Rangers vs. Braves Player Props Today: Josh Smith - April 20

Explosion at Iraq military base kills one, injures several

News, articles, comments, with a minute-by-minute update, now on Today24.pro

News Every Day

Cyprus Closed Chess Championship names winners

Today24.pro — latest news 24/7. You can add your news instantly now — here


News Every Day

Life On The Green: Jack Nicklaus, golf legends impart wealth of wisdom in Ann Liguori’s new book



Sports today


Новости тенниса
WTA

Александрова проиграла Жабер в первом круге турнира WTA в Штутгарте



Спорт в России и мире
Москва

Ефимов: На севере города реорганизуют три участка с объектами незавершенного строительства



All sports news today





Sports in Russia today

Москва

В сборной Ингушетии по боксу заявили, что задержанный с оружием вице-президент федерации дома


Новости России

Game News

It took almost 10 years, but REDkit modding tools are finally coming to The Witcher 3 and a test version on Steam is live now


Russian.city


Москва

Опубликован план мира, способный улучшить отношения между Россией, Нато, Украиной


Губернаторы России
Александр Бастрыкин

Бастрыкин потребовал доклад по делу об убийстве нижегородки приемной дочерью


Шапки женские на Wildberries — скидки от 398 руб. (на новые оттенки)

Опубликован план мира, способный улучшить отношения между Россией, Нато, Украиной

Актриса Светлана Немоляева обрадовалась, что здоровье еще позволяет ей работать

Подключение водонагревателя в Московской области


Мартин Скорсезе вернулся к идее 15-летней давности. Он снимет Леонардо ДиКаприо в роли Фрэнка Синатры

Актриса Лужина призналась, что у нее не было романа с Высоцким

Два великих композитора - Моцарт и Шопен - и их бессмертные шедевры в исполнении органа и рояля

«Накинулись на нас как голодные собаки на кусок мяса!» Участники шоу «Сокровища императора» обвинили Карину Кокс и Женю Искандарову в беспринципной игре ради победы


Полина Кудерметова проиграла Плишковой в первом круге турнира WTA в Руане

Бадоса из-за травмы снялась с матча против Соболенко и заплакала у сетки

Кудерметова и Хао-Чин вышли в финал турнира WTA в Штутгарте в парном разряде

Арине Соболенко предрекли победу на Уимблдоне-2024



В Подмосковье прошел отборочный этап фестиваля по робототехнике

Рост предложения в Москве и Петербурге привел к снижению цен аренды жилья

Как я был в Стамбуле первый раз

Like FM – федеральный партнер релиза «Идеальная зависимость»


Фотография Марка Цукерберга с бородой стала вирусной | Развлечение

Собянин заявил, что за пожарной безопасностью смоленских лесов будут следить с воздуха

В Тамбовской области пройдёт Чемпионат по трофи-рейдам "Волчья тропа"

«Такое говорят только у гроба». Михалков назвал Евгения Миронова великим


«Есенин русского хоккея». К 75-летию Александра Мальцева

Валуев: Игры дружбы для Баха — неприятная альтернатива, которая может вырасти в потерю денег

WANHAO Duplicator 5S Mini: идеальный 3D принтер для творчества и производства

Облачность и дожди ожидаются в Москве 20 апреля



Путин в России и мире






Персональные новости Russian.city
Певица

Певица Бузова призналась, что привыкла работать в непростых погодных условиях



News Every Day

Trump trial: Jury selection to resume in New York City for 3rd day in former president's trial




Friends of Today24

Музыкальные новости

Персональные новости