本文提出动态标度理论描述 spin ice 中 Kasteleyn 相变附近磁场淬火后的弛豫动力学，通过弦激发成核与生长推导标度形式，并用 Monte Carlo 模拟验证，为研究非常规经典相变的动态临界性质开辟道路。
摘要：
我们提出了一种动态标度理论，用于描述磁性材料 spin ice 中非常规相变附近磁场淬火后的弛豫动力学。从微观模型出发，我们推导出关于临界动力学的有效描述，即弦激发的成核与生长，并由此求出关于时间、约化温度和 monopole fugacity 的标度形式。我们利用 Monte Carlo 模拟证实了标度理论的预测，模拟结果与在低 monopole 密度极限下成立的分析表达式也显示出良好的定量一致性。我们的结果不仅与 spin ice 材料中的实验相关，还为研究一系列非常规经典相变的动态临界性质开辟了道路。
英文摘要：
We present a dynamic scaling theory to describe relaxation dynamics following a magnetic-field quench near an unconventional phase transition in the magnetic material spin ice. Starting from a microscopic model, we derive an effective description for the critical dynamics in terms of the seeding and growth of string excitations, and use this to find scaling forms in terms of time, reduced temperature and monopole fugacity. We confirm the predictions of scaling theory using Monte Carlo simulations, which also show good quantitative agreement with analytical expressions valid in the limit of low monopole density. As well as being relevant for experiments in the spin ice materials, our results open the way for the study of dynamic critical properties in a family of unconventional classical phase transitions.
The Kasteleyn transition in three dimensions: spin ice in a [100] field
本文讨论了在立方[100]方向上有一个磁场的最近邻自旋冰模型。正如最近在Phys. Rev. Lett. 100，067207，2008中，在低温下观察到的对称性维持有序转变是三维Kasteleyn转变。我们确认这与数值数据使用非本地算法，保存在低温下的拓扑约束，并从分析计算从Bethe晶格的角共享四面体。我们提出了一个热力学描述的Kasteleyn过渡，并讨论我们的研究结果的相关性，最近的中子散射实验自旋冰材料。
Dynamic scaling near the Kasteleyn transition in spin ice: critical relaxation of monopoles and strings following a field quench
School of Physics and Astronomy, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（特伦托大学物理系、CNR-INO及皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心）
Topological transitions in spin-ice induced by geometrical constraints
Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB), UNLP-CONICET（液体与生物系统物理研究所）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学精确科学学院物理系）
Dynamics and thermodynamics of a topological transition in spin ice materials under strain
我们研究了在磁场和沿[001]方向施加的应力作用下的Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$单晶。我们发现，尽管温度有限，但自旋冰的涌现规范场赋予宏观磁性的许多特征仍然保持不变。磁化强度与磁场的关系在很宽的磁场范围内呈现向上的凸性，而静态和动态磁化率呈现出一个特殊的峰值。根据这两种化合物的这一特征，我们确定了一个单一的实验过渡曲线：十多年前提出的三维Kasteleyn过渡曲线。此外，我们观察到沿[001]压缩到$-0.8\%$不会显著改变热力学。然而，Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的动态响应对${\rm Ho}^{3+}$环境中引入的变化非常敏感。因此，单轴压缩可以打开实验访问的自旋冰在低温下的平衡特性。
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。
Intermediate magnetisation state and competing orders in Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ and Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
在受挫折的磁性材料中，自旋冰是一个特别有趣的系统。剩余熵，冻结和glassiness，Kasteleyn过渡和分馏的激发在三维都源于一个简单的经典哈密顿量。但是，通常的自旋冰哈密顿量是对实验系统的正确描述吗？在这里，我们解决这个问题，通过测量磁化率在两个最研究的自旋冰化合物，Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，使用矢量磁铁。利用这些结果，并指导烧绿石晶格可能的扭曲的理论分析，我们构建了一个有效的哈密顿量，并探讨它使用蒙特卡罗模拟。我们展示了如何这个哈密顿再现的实验结果，包括形成一个阶段的中间极化，并给出了重要的信息可能的基态的真实自旋冰系统。我们的工作表明了一种不寻常的情况，在这种情况下，扭曲可能有助于保存而不是缓解沮丧的影响。
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）
Perfectly hidden order and Z2 confinement transition in a fully packed monopole liquid
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Universität Zürich（苏黎世大学）；Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB), UNLP-CONICET（拉普拉塔液体与生物系统物理研究所 (IFLYSIB)，UNLP-CONICET）；Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学）；ENS de Lyon, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心，物理实验室）；French American Center for Theoretical Science, CNRS, KITP, Santa Barbara（美法理论科学中心，法国国家科学研究中心，加州大学圣塔芭芭拉分校KITP）；CNRS, Université de Bordeaux, LOMA, UMR 5798（法国国家科学研究中心，波尔多大学，LOMA联合研究单位5798）
