在二维 MnBi2Te4中观测到轴子准粒子：开启凝聚态物理与暗物质探测新征程

轴子（axion）是一种尚未被探测到的假想基本粒子，其存在可解决量子色动力学的强 CP 问题和暗物质等难题。研究人员开展了在二维 MnBi2Te4中观测动力学轴子准粒子（DAQ）的研究，观测到约 44GHz 的 θ 相干振荡，该成果对光与物质相互作用等领域意义重大。

　　轴子是一种假设的基本粒子，被推测对应于量子色动力学中 θ 场的相干振荡。它的存在能够解决多个基本问题，包括量子色动力学的强 CP 问题以及暗物质问题，然而轴子从未被探测到。凝聚态系统的电动力学也能产生类似的 θ，目前该 θ 作为一个静态、量化的值用于描述材料的拓扑结构。理论上，凝聚态中 θ 的相干振荡会产生与高能轴子粒子直接类似的物理现象 —— 动力学轴子准粒子（DAQ）。在本文中，研究人员报告了在 MnBi₂Te₄中观测到 DAQ。研究人员将二维电子器件与超快泵浦探测光学技术相结合，观测到约 44GHz 的 θ 相干振荡，这一振荡由反铁磁 magnon 的异相独特诱导产生。这是 DAQ 存在的直接证据，在二维 MnBi₂Te₄中，DAQ 源于 magnon 诱导的 Berry 曲率的相干调制。DAQ 在光与物质相互作用以及相干反铁磁自旋电子学方面具有重要意义，它可能会导致轴子极化激元的产生以及对超快自旋极化的电控。此外，DAQ 还可用于探测轴子粒子，研究人员估算了在毫电子伏范围内的探测频率范围和灵敏度，这一范围目前尚未得到充分研究。