研究发现第三种磁性：将改变数据存储方式

麻省理工学院物理学家在实验室合成的硼铁石纯晶体。这种物质有一种新的物质状态，即第三种磁性状态。该晶体长7毫米，重0.2克。合成花了10个月。

北京时间12月25日，据国外媒体报道，麻省理工学院的研究人员发现了一种具有第三种磁性状态的新物质。他们说这种新物质将改变计算机存储数据的方式。麻省理工学院的物理学教授李阳指出:“我们已经发现了第三种基本磁性态。”

英国杂志《自然》报道说，麻省理工学院的研究已经证明了这种叫做“液体自旋量子”的新物质的存在。液体自旋量子是固体晶体，但它的磁性状态是液体。与其他两种磁性不同，液体自旋量子的单个粒子的磁取向总是在变化，这与真实液体中的分子运动相似。李阳说物质内部没有静态磁性取向。他说:“然而，粒子之间有很强的相互作用。由于量子效应，它们不会固定在某个地方。”

李阳指出，这种奇怪的状态很难衡量或证实。这是迄今为止获得的最令人信服的实验数据，证明了这一现象的存在。“过去，这种现象只存在于理论家的模型中。现在，我们在真实的物理系统中发现了这种现象。"

所谓的铁磁性是指磁铁或指南针的简单磁性。这种现象在数百年前就被发现了。反铁磁是现代计算机硬盘读头的基础。对这一现象的预测导致路易斯·奈尔获得了1970年的诺贝尔物理学奖。发现这一现象使麻省理工学院名誉教授克利福德·沙尔获得了1994年的诺贝尔奖。反铁磁性意味着金属或合金的离子磁场相互抵消。在任何一种情况下，在温度冷却到一定温度之前，它们都不可能是磁性的。

1987年，著名的理论家菲利普·安德森首次提出了第三种磁性状态的存在。李阳说，安德森认为这种状态可能与高温超导体有关。“从那时起，物理学家希望创造这种磁性状态。只是在过去的几年里，我们才在这个研究领域取得了进展。”液体自旋量子本身是一种矿物晶体，叫做“赫伯史密斯石”，以矿物学家赫伯特·史密斯的名字命名。史密斯于1972年在智利发现了这种矿物。

2011年，李阳和他的同事首次合成了这种物质的大尺寸纯晶体，耗时10个月。从那以后，他们一直在仔细研究这种晶体的性质。大多数物质都有不连续的量子态，量子态的变化用整数表示。相比之下，液体自旋量子显示出碎裂的量子态。研究人员发现，这种被称为“自旋振荡器”的量子态可以形成一个连续体。在他们发表在《自然》杂志上的论文中，他们将这一观察描述为“第一个值得注意的观察”。

李阳说:“这项研究成果是物理学家、化学家和其他科学家共同努力的结果。你需要合成这种物质，然后使用先进的物理技术进行研究。理论家在我们的研究中发挥了重要作用。”李阳指出，将这项非常基础的研究转化为实际应用可能需要很长时间。

麻省理工学院的研究成果有助于改善数据存储或通信，可能是通过使用一种叫做“长距离纠缠”的奇怪量子现象长距离纠缠是指两个相距很远的粒子可以同时相互影响的状态。此外，这一研究成果也有利于高温超导体的研究和发展，在这一领域取得新的进展。李阳说:“我们需要进一步了解这一现象。目前，没有任何理论可以描述我们观察到的现象。”“这是一项重要的研究发现，为研究多智能体系统中的量子纠缠打开了一扇窗，”美国哈佛大学的物理学教授苏尔比尔·萨奇多夫说。阅读更多关于麻省理工学院网站的报道