【湖北日报】在汉科研团队首次观测到自旋-电荷分离的奇特现象

　　湖北日报讯 6月21日，记者从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。相关研究成果日前发表在国际权威学术期刊《科学》上。
 

　　粒子间复杂的相互作用和系统丰富的内部自由度通常给系统物理特性的描述带来巨大挑战。自旋-电荷分离是一维量子多体物理中独特的规律。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。

　　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，然而对于这种现象至今仍缺乏令人信服的实验验证，一直是理论和实验研究难题。

　　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。

　　据悉，该研究成果在国际上首次通过超冷原子气体实验验证了自旋-电荷分离现象的朝永-拉亭戈液体理论，并给出非线性拉亭戈液体理论的有力证据。本项工作解决了自旋-电荷分离现象至今缺乏确定性的实验验证的科学难题，弥补了该领域的缺陷，为将来基于原子分子和光物理的精密测量科技提供了新的思想。

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