在二维 MnBi2Te4中观测到轴子准粒子:开启凝聚态物理与暗物质探测新征程


  发布日期: 2025年04月17日

  来源:Nature

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在二维 MnBi2Te4中观测到轴子准粒子:开启凝聚态物理与暗物质探测新征程

轴子是一种假设的基本粒子,被推测对应于量子色动力学中 θ 场的相干振荡。它的存在能够解决多个基本问题,包括量子色动力学的强 CP 问题以及暗物质问题,然而轴子从未被探测到。凝聚态系统的电动力学也能产生类似的 θ,目前该 θ 作为一个静态、量化的值用于描述材料的拓扑结构。理论上,凝聚态中 θ 的相干振荡会产生与高能轴子粒子直接类似的物理现象 —— 动力学轴子准粒子(DAQ)。在本文中,研究人员报告了在 MnBi2Te4中观测到 DAQ。研究人员将二维电子器件与超快泵浦探测光学技术相结合,观测到约 44GHz 的 θ 相干振荡,这一振荡由反铁磁 magnon 的异相独特诱导产生。这是 DAQ 存在的直接证据,在二维 MnBi2Te4中,DAQ 源于 magnon 诱导的 Berry 曲率的相干调制。DAQ 在光与物质相互作用以及相干反铁磁自旋电子学方面具有重要意义,它可能会导致轴子极化激元的产生以及对超快自旋极化的电控。此外,DAQ 还可用于探测轴子粒子,研究人员估算了在毫电子伏范围内的探测频率范围和灵敏度,这一范围目前尚未得到充分研究。
 

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