第五章 契机
七月流火,金陵进入了最炎热的时节。梧桐阔大的叶片在烈日下纹丝不动,蒸腾的热浪扭曲了空气,让整个校园都显得懒洋洋的。物理学院的红砖楼里,空调的嗡鸣声成了恒定的背景音,试图抵御窗外无孔不入的暑气。研究生们大多选择蛰伏在凉爽的室内,与文献、代码、公式为伴,只有不得不在食堂、宿舍、实验室之间移动时,才会短暂地暴露在灼人的阳光下,步履匆匆。
李叶的夏天,就在机房服务器低沉的风扇声、键盘清脆的敲击声,以及草稿纸上不断延伸的公式推导中度过。动力DMRG计算的结果陆续返回,海量的数据需要处理和分析。他编写脚本,绘制各种动量k和能量ω下的自旋结构因子 S(k, \omega) 图谱。当第一批彩色密度图在屏幕上呈现出来时,他屏住了呼吸。
图像并非一目了然的清晰,有限尺寸效应、数值误差的干扰依然存在。但在特定的参数区间,尤其是在强交错磁场和适当阻挫并存的情况下,低能区域的激发谱,确实呈现出一种弥散的、连续的、缺乏尖锐峰值的特征。这与传统磁有序相(如铁磁、反铁磁)通常具有的、能量-动量关系明确的、尖锐的自旋波激发谱截然不同。虽然还无法直接、清晰地分辨出理论预言的、由分数化自旋子产生的连续谱边界(spinon continuum)的精确形状,但那种弥散的、宽泛的谱权重分布,本身就是一个强烈的信号,暗示着低能激发可能是分数化的、无能隙的,而非整数的、有能隙的磁振子。
“有戏……”李叶盯着屏幕,喃喃自语。这弥散的连续谱特征,与他之前从静态关联函数、纠缠熵分析中得到的线索(幂律衰减、临界标度)相互呼应。单独看,任何一项证据都可能存在其他解释,但多项证据从不同侧面指向同一个可能性——系统在特定参数下,可能处于一个无能隙的量子临界点或量子液体相。
他强压住内心的激动,开始更系统地进行参数扫描。改变交错磁场强度,改变阻挫强度,观察 S(k, \omega) 的变化。他发现,当交错磁场较弱时,谱中还能看到类似传统反铁磁自旋波的痕迹;随着磁场增强,这些尖锐峰逐渐模糊、弥散,最终在特定阻挫条件下,演变成低能区域的宽泛连续谱。而当阻挫太弱或太强时,连续谱特征又会减弱,系统似乎倾向于其他类型的磁有序(如二聚体固态?或别的什么?)。
这些细致的观察,进一步支持了他的猜想:交错磁场和阻挫之间存在某种微妙的竞争与合作,共同“催生”了这种奇特的低能激发行为。这不仅仅是一个孤立的、有趣的数值现象,更可能是一个有深刻物理内涵的量子相变的迹象。
然而,从“迹象”到“确证”,从“猜想”到“理论”,还有漫长的路要走。动力谱的计算和解读本身就是一个巨大的挑战,需要更精细的有限尺寸标度分析,需要与可能的理论预言进行定量比对。而理论构建方面,虽然有了“二聚体化”和“自旋子 Luttinger 液体”的物理图像,但如何从微观模型严格推导出有效低能理论,依然是横亘在面前的大山。
就在李叶在数字的海洋和理论的迷雾中艰难跋涉时,一个意想不到的契机,如同夏日午后的一道闪电,划破沉闷,带来了转机。
契机来自一封邮件。发信人是陈其林教授。邮件很简短,通知他近期内整理一份目前研究工作的详细进展报告,包括模型、方法、主要结果、物理分析以及初步的理论猜想,准备在课题组内进行一次深入的讨论。这本身是常规的组会安排,但邮件末尾附了一句话,让李叶的心跳不由自主地加快了几拍:
“另,下个月初,美国加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的 Alexei Kamenev 教授(注:着名凝聚态理论物理学家,尤其在强关联系统、非平衡统计物理、场论方法等方面有重要贡献)将到访科大,进行短期学术交流。他对强关联系统中的新奇量子相和拓扑效应有深入研究。我已初步与他沟通,他对你的工作表现出一定兴趣。若你准备充分,可在课题组讨论后,安排一次与他单独交流的机会,听听国际同行的意见。”
Alexei Kamenev 教授!李叶对这个名字并不陌生。他在阅读文献时,多次看到过 Kamenev 教授的工作,尤其是在用场论方法处理强关联系统、非线性 sigma 模型、以及拓扑物态的理论描述方面。这是一位国际知名的、在凝聚态理论多个前沿领域都有建树的学者。能得到这样一位大牛的关注,并有机会当面交流,这无疑是天降良机!
但随之而来的,是巨大的压力。Kamenev 教授是顶尖专家,眼光必然极其敏锐、挑剔。自己目前的工作,虽有进展,但依然处于探索阶段,数值证据尚不完整,理论猜想更是粗糙。要在这样的学者面前做报告,并接受提问,其挑战性恐怕比中期考核有过之而无不及。
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