Statics and Dynamics of Weakly Coupled Antiferromagnetic Spin-1/2 Ladders in a Magnetic Field

این پایان‌نامه نشان می‌دهد که چگونه ترکیبی از تکنیک‌های تحلیلی و عددی، مانند تکنیک گروه بازنرمال‌سازی مجدد ماتریس چگالی وابسته به زمان و دمای محدود (DMRG)، می‌تواند برای به دست آوردن خواص فیزیکی آهن‌ربای‌های کوانتومی با ابعاد کم با سطح بی‌سابقه‌ای استفاده شود. دقت. سپس مقایسه بین تئوری و آزمایش این سیستم ها را قادر می سازد تا به عنوان شبیه ساز کوانتومی استفاده شوند. به عنوان مثال، برای آزمایش ویژگی‌های عمومی مختلف سیستم‌های با ابعاد پایین مانند فیزیک مایع لوتینگر، الگوی سیستم‌های کوانتومی برهمکنش یک بعدی. استفاده از این تکنیک ها برای مواد ساخته شده از نردبان های با جفت ضعیف (BPCB) امکان اولین آزمایش کمی مایعات لوتینگر را فراهم کرد. علاوه بر این، سایر کمیت‌های فیزیکی (مغناطیس، گرمای ویژه و غیره) و به‌طور قابل‌توجهی همبستگی‌های اسپین-اسپین - که مستقیماً در آزمایش‌های پراکندگی نوترون قابل اندازه‌گیری هستند - با کمیت‌های مشاهده‌شده مطابقت بسیار خوبی داشتند. بنابراین اکنون ابزارهایی برای ارزیابی کمی دینامیک این دسته از سیستم های کوانتومی داریم.

This thesis shows how a combination of analytic and numerical techniques, such as a time dependent and finite temperature Density Matrix Renormalization Group (DMRG) technique, can be used to obtain the physical properties of low dimensional quantum magnets with an unprecedented level of accuracy. A comparison between the theory and experiment then enables these systems to be used as quantum simulators; for example, to test various generic properties of low dimensional systems such as Luttinger liquid physics, the paradigm of one dimensional interacting quantum systems. Application of these techniques to a material made of weakly coupled ladders (BPCB) allowed the first quantitative test of Luttinger liquids. In addition, other physical quantities (magnetization, specific heat etc.), and more remarkably the spins-spin correlations – directly measurable in neutron scattering experiments – were in excellent agreement with the observed quantities. We thus now have tools to quantitatiively assess the dynamics for this class of quantum systems.