Spin-liquid phase in the pyrochlore anti-ferromagnet

摘要

Correlation functions (CFs) of the classical Heisenberg anti-ferromagnet on the pyrochlore lattice are studied by solving exactly the infinite-component spin-vector model. As in many fully frustrated lattices, the constraint due to the minimization of the energy and the particular structure based on corner-sharing tetrahedra both contribute to the creation of local degrees of freedom. The resulting degeneracy destroys any magnetic order at all temperatures and we obtain no sign of criticality, even at T = 0. Calculated neutron-scattering cross sections have their maxima beyond the first Brillouin zone and reproduce experimental results obtained on Y(Sc)Mn₂ and CsCrNiF₆ as well as theoretical predictions previously obtained by classical Monte Carlo simulations. Evidences for thermal and spatial decoupling of the magnetic modes are found so that the magnetic fluctuations in this system can be approximated by S(q,T) f(q) h(T). PACS Nos.: 75.10Hk, 75.50Ee, 75.40Cx, 75.40-s Nous étudions les fonctions de corrélations (CF) du modèle antiferromagnétique classique de Heisenberg sur un réseau pyrochlore en solutionnant exactement le modèle vectoriel de spin à nombre infini de composantes. Comme dans les réseaux totalement frustrés de type I, les contraintes dues à la minimisation de l'énergie et la structure particulière due au partage de sommets par les tétraèdres contribuent à la création de degrés de liberté locaux. La dégénérescence qui en résulte détruit tout ordre magnétique à haute température et aucun point critique n'émerge, même à T = 0. Les sections efficaces calculées pour la diffusion de neutrons ont leurs maxima au delà de la première zone de Brillouin et reproduisent les résultats expérimentaux obtenus sur Y(Sc)Mn₂ et CsCrNiF₆, ainsi que les résultats de calculs théoriques déjà faits par simulation Monte Carlo. Nos résultats mettent en évidence dans ce système un découplage thermique et spatial des fluctuations magnétiques qui peuvent être approximées par S(q,T) f(q) h(T).[Traduit par la Rédaction]