凝聚态物理的一个重要研究主题是寻找新奇的物质状态，特别是新的电子态。量子自旋液体是目前备受关注的一种全新的物质状态，与铜氧化物高温超导体的研究有密切的联系。它的一个特征是存在称为自旋子(spinon)的低能元激发，其特点是不带电的，自旋1/2的电子集体模式。和这些自旋子相伴的，通常还有被称为规范场的基本激发。尽管理论上的研究持续了多年，但直到最近实验上才找到一些可能的量子自旋液体材料。但现有的实验都未能直接验证自旋子和规范场的存在。其困难在于常用的中子散射等实验手段难以探测自旋子的存在。
近期，物理系特聘研究员周毅课题组与MIT的Patrick A Lee教授合作在量子自旋液体的研究方面取得了新进展——提出用超声吸收来探测量子自旋液体中自旋子的方法。通过研究得到长波极限下自旋子和声子的耦合形式，并且发展了一套量子场论的技术方法来计算自旋液体中的声吸收。在此基础上，可以测量自旋子的寿命和质量，为验证自旋子的存在提供了重要的理论依据。研究同时发现超声吸收也可以用来检验规范场的存在。相关论文《Spinon-Phonon Interaction and Ultrasonic Attenuation in Quantum Spin Liquids》已发表在物理学界最有影响的杂志Physical Review Letters上（http:// http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i5/e056402 ）。
此项工作受到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展规划项目（973计划）和中央高校基本科研业务费理学青年专项的资助。
（物理系 供稿）
