Forschung: Phasenübergänge mit fraktionali­sierten Teilchen

Wenn ein frustrierter Magnet auf tiefste Temperaturen gekühlt wird, können neuartige Teilchen entstehen, die sich fundamental von denjenigen Teilchen unterscheiden, aus denen das Material aufgebaut ist. Manchmal können diese emergenten Teilchen als Bruchteile der ursprünglichen Konstituenten verstanden werden. Unsere Rechnungen zeigen, dass eine solche Situation entscheidende Auswirkungen hat, wenn ein frustrierter Antiferromagnet in die Nähe einer paramagnetischen Phase getrieben wird. Wir sagen exotisches quantenkritisches Verhalten voraus, welches das Phänomen der Fraktionalisierung widerspiegelt. Unsere Modelle realisieren eine neue Klasse von fraktionalisierten Quantenphasenübergängen, die sich durch Fluktuationen von masselosen Majorana-Fermionen auszeichnen. Dies könnte in frustrierten Magneten mit Spin- und Orbitalfreiheitsgraden beobachtbar sein.

U. F. P. Seifert, X.-Y. Dong, S. Chulliparambil, M. Vojta, H.-H. Tu, L. Janssen,
Fractionalized fermionic quantum criticality in spin-orbital Mott insulators,
Phys. Rev. Lett. 125, 257202 (2020) (arXiv)