Физики открыли новый тип магнитного состояния вещества

Исследователи из Массачусетского технологического университета экспериментально доказали существование нового типа магнитного состояния материалов. Сейчас к двум известным ранее главным классам веществ (антиферромагнетики и ферромагнетики) добавится третий, для которого ещё нет общепринятого заглавия.

Магнитные особенности всех тел обусловлены обоюдным размещением магнитных моментов их частиц – атомов либо ионов. В отсутствие внешнего магнитного поля предметы смогут оставаться намагниченными (ферромагнетики) или иметь неспециализированную намагниченность, близкую к нулевой (антиферромагнетики).

У первых материалов магнитные моменты ориентированы параллельно, а у вторых – в основном навстречу друг другу. Существование совсем иного третьего состояния было теоретически предсказано Филиппом Андерсоном (Philip Anderson) во второй половине 80-ых годов двадцатого века, но способы того времени не разрешали доказать его правоту.

Несколько под управлением доктора наук Янга Ли (Young Lee) решила восполнить пробел. Вместе с химиками они израсходовали 10 месяцев на выращивание чистого кристалла синтетического гербертсмитита. Данный новый минерал с формулой ZnCu3 (OH) 6Cl2, владеющий рядом необыкновенных особенностей, был в первый раз найден в первой половине 70-ых годов двадцатого века в Чили.

Минерал гербертсмитит (фото: Kaygeedee Minerals)

Примера длиной 7 мм и массой 0,2 грамма хватило для изучения его магнитных особенностей способом нейтронного рассеяния. Для большой точности был использован нейтронный спектрометр технологий и Национального института стандартов (NIST).

Синтетический кристалл гербертсмитита (фото: Tianheng Han / MIT)

На протяжении опыта было обнаружено, что магнитные особенности кристалла не соответствуют ни ферромагнитному, ни антиферромагнитному состоянию. Более того, статичные магнитные моменты в нём не наблюдаются вовсе. Вместо этого появляются и исчезают участки локальной намагниченности, обусловленные квантовыми эффектами.

Подобно молекулам жидкости, они всё время будут в динамическом состоянии. Для иллюстрации этого свойства было предложено рабочее наименование quantum spin liquid – QSL.

Доктор наук кафедры физики Гарвардского университета Сабир Сачдив (Subir Sachdev) отмечает, что эти долгожданные результаты открывают новую главу в изучениях квантовой запутанности.

Случайное видео: