科學家在磁性系統發現孤立自旋子，促進未來高效量子技術潛力
物質磁特性主要來自電子旋轉之間相互作用，當電子出現電荷自旋分離現象，會分裂一種稱為自旋子的准粒子，長期以來，科學家認為自旋子只能成對形成。但最近，新研究確定一種在磁系統中形成孤立自旋子的方法，其存在為磁性如何作用提供新見解，最終可能帶來量子運算與新型磁性材料突破。
從遠古時代發現天然磁鐵礦（magnetite）起，人們對磁性的好奇心不斷催生出各種實用工具，從 11 世紀第一個指南針出現，到現代社會數據儲存系統、喇叭、馬達、醫學成像技術等都仰賴磁性效應，但直到 1920 年代量子力學興起，人們才明白物質磁性主要由電子自旋之間相互作用產生。
1931 年，物理學家 Hans Bethe 為一維海森堡模型（磁性的基本量子模型之一）提出數學解；1981年，物理學家 Ludwig Faddeev、Leon Takhtajan 發現該模型的解展現一種驚人現象：不可分割的電子彷彿「分裂」成 2 個更基本粒子，電子自旋為 1/2，可在空間任何方向取向，標準情況下，電子受到能量激發後自旋狀態發生改變，從而導致整個系統自旋變化 1。
但根據 Ludwig Faddeev、Leon Takhtajan 的理論，磁性系統內電子激發會使系統總自旋改變 ½，這些具奇異行為的準粒子被命名為自旋子。自那以後，許多實驗都證實自旋子存在，長期以來科學家都認為自旋子只能成對形成──實際上它們也總以這種形式觀察到。
但最近，華沙大學、英屬哥倫比亞大學團隊確定了一種在磁系統形成孤立自旋子（lone spinon）的方法：只要在一維海森堡模型基態增加一個額外自旋，且另一篇論文成功透過實驗確認此一理論預測。
這是理解磁性量子特性的重要一步，類似機制也在高溫超導、二維量子液體的分數霍爾效應等基本現象發揮關鍵作用，可能在基礎物理、多種技術領域產生深遠影響，最終帶來量子運算與新型磁性材料突破。
新論文發表在《物理評論快報》（Physical Review Letter）。
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