Вчені виявили нову форму магнетизму
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту виявили на практиці абсолютно новий тип магнетизму, який існував раніше тільки в теорії. Взагалі магнетизм відомий всім людям з дитячого віку. Звичайний магніт або стрілка компаса - це прояви так званого ферромагнетизма. Менш відомий вид магнетизму, антиферомагнетизмом, використовується в магнітних пластинах жорстких дисків і завдяки цьому ефекту головки можуть прочитати інформацію, записану на пластині. І в обох випадках магнетизму, матеріали набувають свої магнітні властивості, коли їх температура нижче деякого критичного значення.
Дослідження, проведені вченими Массачусетського технологічного інституту, продемонстрували, що в природі рідко, але зустрічається ще один фундаментальний вид магнетизму, відомий як квантова спінова рідина (quantum spin liquid, QSL). Незважаючи на те, що матеріали, що володіють цим видом магнетизму, є твердими, їх магнітні властивості описуються, як властивості рідини з-за того, що магнітні моменти всіх частинок матеріалу постійно коливаються.
Теоретичне поняття квантової спінової рідини було запропоновано в 1987 році фізиком-теоретиком Філіпом Андерсоном (Philip Anderson). "Починаючи з того часу багато вчених безуспішно намагалися отримати новий вид магнітного стану, новий вид матерії" - розповідає Янг Лі (Young Lee), професор фізики з Массачусетського технологічного інституту. - "І тільки в останні роки нам вдалося досягти значних успіхів у цій справі".
Матеріал, що має магнітні властивості квантової спінової рідини, існує в природі. Це кристалічний матеріал, званий гербертсмититом (herbertsmithite). Але у своїх експериментах учені використовували кристали гербертсмитита не природного, а штучного походження, що дозволило отримати мінерал високої чистоти. Вчені виявили, що в той час, як у більшості магнітних матеріалів їх квантові стани описуються цілими речовими значеннями, то квантові стану квантової спінової рідини описуються комплексними значеннями, що мають речову та уявну складові.
"До того моменту, коли матеріали, що володіють магнітними властивостями квантової спінової рідини, почнуть застосовуватися на практиці, пройде ще чимало часу", - розповідає професор. - "Але відкриття подібних матеріалів та вивчення їх властивостей може зіграти важливу роль у майбутніх комунікаційних технологіях і технологіях зберігання інформації. Наші результати, суміщені з останніми результатами досліджень високотемпературних надпровідників, можуть призвести до швидких проривів у цій області".
"З допомогою додаткових досліджень, дослідів і експериментів ми повинні отримати всебічно розуміння спостережуваних явищ" - завершує професор. - "Адже поки ще не існує жодної теорії, яка описує все те, що нам вдалося побачити і зрозуміти".