據物理學家組織網近日報道，美國麻省理工大學通過實驗驗證了第三種基本磁性狀態——量子自旋液（QSL），這也與早期的理論預測相符。相關論文發表在最近出版的《自然》雜志上。

自然界有兩種基本的磁性狀態，磁性和反磁性。磁性如條形磁鐵或指南針中表現的那樣，反磁性是指金屬或合金內部離子的磁場彼此抵消，合磁矩為零，但受到外加磁場作用時，由于電子軌道運動的變化，會與外加磁場的相反方向產生很小的合磁矩，從而對磁場產生微弱斥力。所有天然物質具有不同程度的反磁性。

第三種基本磁性狀態是量子自旋液。物質本身是固態晶體，而其磁性卻表現出液態行為：單個粒子的磁性方向處于不斷波動狀態，就像液體分子那樣不斷運動。論文高級作者、麻省理工大學物理學教授李楊（音譯）說：“我們證明了第三種基本磁性狀態的存在。”

李楊解釋說，物質內部的磁性方向并不固定，這叫做磁運動。但它們之間有很強的相互作用，由于量子效應它們不會固定在一個地方。諾貝爾物理學獎得主菲利浦·安德森在1987年首次提出了這一概念，稱這種狀態可能與高溫超導有關。“自那時起，物理學家們就一直想制造出這種狀態，只是到了最近幾年，我們才有所進展。”

研究小組造出的這種物質是一種礦物質結晶，叫做赫伯特斜硫砷銀。李楊和同事去年首次造出了一塊該物質的純晶體，長7毫米，重0.2克，生長過程耗時10個月。

此外，他們還獲得了一項重大發現：破碎化的激發態。李楊說，雖然一些理論物理學家對此也曾作過預言，但一直以來備受爭議。大部分物質的量子態是離散的，其變化通過整體反應出來；而這種QSL物質顯出了破碎的量子態。他們發現，事實上這種激發態，稱為自旋子，它們形成了統一體。這種現象還是首次觀察到。

他們用國家標準技術研究院的中子譜儀，通過中子散射技術測量了這種狀態，發現了“這種破碎化的最有力證據。”李楊說，“這是對自旋液的一項基本理論預測，我們首次清晰而詳細地看到了這一現象。”

李楊還指出，要將這一“非常基礎的研究”轉化為實際應用可能還要很長時間，但該研究有望帶來數據存儲或通訊方面的進步，或許還能用來解釋“遠距離量子糾纏”現象，即兩個相隔遙遠的粒子能瞬間影響對方的狀態。該發現還將影響高溫超導研究，最終可能推動該領域發展。