[科技前沿]我国首次实现虚磁场中“李-杨零点”探测

中国科学技术大学近代物理系杜江峰教授团队的彭新华教授等和香港中文大学刘仁保教授的理论研究组合作，在国际上首次成功实现探测虚磁场中“李-杨零点”实验。该研究成果近日发表在国际权威物理学期刊《物理评论快报》上。

1952年，李政道和杨振宁证明了Ising铁磁模型在复数域内存在可以使系统配方函数为零的点（即李-杨零点）。通过李-杨零点，我们可以获得系统各种热力学性质，如熵、配分函数、自由能等，对于多体系统的相变研究有重要意义。由于这些零点存在于虚磁场条件下，李-杨零点一直以来被认为仅仅存在于理论中，实验上直接探测是非常困难的。

不久前，香港中文大学刘仁保教授研究组的理论研究表明，如果引入一个与系统耦合的探测比特，则该探测比特量子相干在时间域上的零点和该系统的李-杨零点存在一一对应的关系，说明李-杨零点实验上的直接观测是可能的。

该合作研究团队利用亚磷酸三甲酯的分子，其中的磷核自旋作为探测比特，9个氢核自旋模拟Ising铁磁系统，通过核磁共振方法，首先将磷核自旋制备到自旋向上和向下的量子叠加态，然后观测其量子相干随时间的演化，首次在实验上直接观测到该系统的李-杨零点，并通过这些零点研究了系统的自由能和相变现象。

专家称，这是虚磁场中李-杨零点在真实实验中的第一次直接观测，不仅在统计物理中极为重要，同时对研究复杂实际体系中隐藏在物理参数复数域内新的物理现象提供了一种新的方法和实验实现的可能性。