Quantum narrowing effect in a spin-peierls system with quantum lattice fluctuation

スピンパイエルス系における格子振動の量子効果

大西 弘明  ; 宮下 精二*

Onishi, Hiroaki; Miyashita, Seiji*

スピンパイエルス系を扱う模型としてのスピン・格子結合系一次元鎖を考え、スピンと格子の複合的量子効果の下での秩序形態について、量子モンテカルロ法を用いて調べた。磁性イオンの質量が大きい極限では、格子変位は断熱的に取り扱え、絶対零度で格子が歪んだスピンパイエルス状態を取る。一方質量が小さい場合には、断熱的な格子歪みを伴うスピンパイエルス状態は格子変位の量子効果によって乱され、絶対零度でも格子は歪まずに一様な格子状態を取る。この場合、帯磁率や磁気励起スペクトルなどの磁気的性質は、格子自由度のない静的な一様鎖のものと一致することがわかった。これは、格子揺らぎがスピン揺らぎに比べて非常に速いため、格子揺らぎの効果は平均化されて磁気的性質に影響を及ぼさないためであることを示した。

We investigate a one-dimensional antiferromagnetic Heisenberg model coupled to quantum lattice vibration using a quantum Monte Carlo method. We study the ground-state lattice fluctuation where the system shows a characteristic structure factor. We also study the mass dependence of magnetic properties such as the magnetic susceptibility and the magnetic excitation spectrum. For heavy mass, the system shows the same behavior as the case of classical lattice vibration. On the other hand, for light mass, magnetic properties coincide with those of the static uniform chain. We investigate the physical mechanism of this behavior and propose the picture of quantum narrowing.