Quantum Spin Ice Response to a Magnetic Field in the Dipole-Octupole Pyrochlore Ce$_2$Zr$_2$O$_7$
Notice bibliographique
Résumé
We report new heat capacity measurements on single crystal Ce$_2$Zr$_2$O$_7$ down to $\sim$ 0.1 K in a magnetic field along the $[1,\bar{1}, 0]$ direction. These new measurements show that the broad hump in the zero-field heat capacity moves higher in temperature with increasing field strength and is split into two humps by the $[1,\bar{1}, 0]$ field at $\sim$ 2 T. These separate features are due to the decomposition of the pyrochlore lattice into effectively decoupled chains for fields in this direction: one set of chains ($α$-chains) is polarized by the field while the other ($β$-chains) remains free. Our theoretical modelling suggests that the $β$-chains are close to a critical state, with nearly-gapless excitations. We also report new elastic and inelastic neutron scattering measurements on single crystal Ce$_2$Zr$_2$O$_7$ in $[1, \bar{1}, 0]$ and $[0, 0, 1]$ magnetic fields at temperatures down to 0.03 K. The elastic scattering behaves consistently with the formation of independent chains for a $[1, \bar{1}, 0]$ field, while the $[0, 0, 1]$ field produces a single field-induced magnetic Bragg peak at $(0, 2, 0)$ and equivalent wavevectors, indicating a polarized spin ice for fields above $\sim$ 3 T. For both $[1, \bar{1}, 0]$ and $[0, 0, 1]$ fields, our inelastic neutron scattering results show an approximately-dispersionless continuum of scattering that increases in both energy and intensity with increasing field strength. By modelling the complete set of experimental data using numerical linked cluster and semiclassical molecular dynamics calculations, we demonstrate the dominantly multipolar nature of the exchange interactions in Ce$_2$Zr$_2$O$_7$ and the smallness of the parameter $θ$ which controls the mixing between dipolar and octupolar degrees of freedom. These results support previous estimates of the microscopic exchange parameters.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».