極低温気体：ドープされたフェルミ・ハバード模型における磁気ポーラロンの画像化

ポーラロンは、背景環境の局所分極の「衣をまとった（ドレスト）」電子電荷キャリアで、多体相互作用系における最も基礎的な準粒子の1つであり、単一ドーパントレベルでも出現する。二次元フェルミ・ハバード模型では、ポーラロンは、モット絶縁体状態に近い低ドープ領域の反強磁性背景において、荷電ドーパントの周りに形成されると予測されている。この予測は、高温超伝導関連物質における巨視的な輸送測定や分光測定によって裏付けられている。しかし、磁気ポーラロンの内部構造は、実験的には直接観測されていない。今回我々は、単一部位のスピンと密度を分解できる極低温原子量子シミュレーターによって可能になった、ドープされたフェルミ・ハバード系における磁気ポーラロンの微視的な実空間特性評価について報告する。我々は、系における運動エネルギーと磁気エネルギーの競合に起因する磁気相関の局所的低減（そしてさらにその符号反転）によるダブロン（doublon）のドレッシングを明らかにする。実験で観測されたポーラロンの特徴は、有限温度における有効弦模型と一致することが見いだされた。我々は、この状況を、ダブロンが1つの格子部位に固定されるシナリオと比較することによって、ダブロンの非局在化がポーラロン形成の必要条件であることを実証する。今回の研究結果は、ストライプ形成などの集団挙動につながり得るポーラロン間相互作用の研究や、擬ギャップ相や「悪い金属」相におけるポーラロンの運命の微視的探究を促進する可能性がある。

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