Certain frustrated systems, including spin ice and dimer models, exhibit a Coulomb phase at low temperatures, with power-law correlations and fractionalized monopole excitations. Transitions out of this phase, at which the effective gauge theory becomes confining, provide examples of unconventional criticality. This work studies the behavior at nonzero monopole density near such transitions, using scaling theory to arrive at universal expressions for the crossover phenomena. For a particular transition in spin ice, quantitative predictions are made through a duality mapping to the XY model, and confirmed using Monte Carlo simulations.
Long-range Coulomb interactions and nonhydrodynamic behavior in thermal quenches in spin ice
当自旋冰系统经历突然的热淬火时，它们已被证明进入长寿命的亚稳态，其中自旋激发形成所谓的不可收缩对[Phys. Rev. Lett. 104，107201（2010）]。虽然这些国家的性质是很好的理解，其形成的动力学机制仍然在很大程度上未被探索，是本研究的主题。我们发现，长程尾的库仑相互作用的单极子之间起着核心作用，通过抑制的库仑辅助衰变的非收缩对相对于库仑-反库仑湮没。结合低的最终淬火温度，其中该系统进入一个非流体动力学制度，其中的单极子有效地移动在终极速度的方向上的本地力作用于他们，相互作用导致一个亚稳态的平台，持续在热力学极限。这是一个值得注意的现象，让人联想到干扰和某些玻璃化的例子：系统的短时动力学的瞬态修改允许它进入一个亚稳态，其寿命在（实验相关的）低温下可以很容易地达到天文数字。我们证明了这一点，使用蒙特卡罗模拟和平均场种群动力学理论，我们提供了一个分析的理解机制在发挥作用。当单极子之间的相互作用被截断到有限范围时，亚稳平台降低到有限尺寸效应。我们推导出的有限尺寸标度行为的非收缩对的密度在亚稳态高原的短程和长程相互作用，并讨论了我们的结果的实验意义。
Arrested Relaxation in a Disorder-Free Coulomb Spin Liquid
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究院）；School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
Monopole matter from magnetoelastic coupling in the Ising pyrochlore
烧绿石氧化物晶格上的伊辛模型通常与自旋冰材料和“磁单极子”有关。越来越多的影响连接磁性和弹性自由度的报告，这些和其他相关的挫折材料。在这里，我们扩展了自旋冰哈密顿量，包括自旋和O $^{-2}$离子介导的超交换之间的耦合，我们称之为磁弹性自旋冰模型（MeSI）。人们一直在寻找一个模型，在这个模型中，磁单极子会自发地成为新基态的基石：MeSI哈密顿量就是这样一个模型。尽管它的简单和经典的方法，它描述（自旋和氧晶格）的双层结晶观察Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$。值得注意的是，单单极子的偶极电矩作为磁性的探针出现。作为一个例子，我们表明，在原则上，可以检测到与库仑相位相关的夹点与O $^{-2}$ -离子位移。
