Ученые по ошибке приняли новое состояние материи за квантовую спиновую жидкость
freepik.com
Физики обнаружили новое магнитное состояние в материале CeMgAl11O19
Ученые из Университета Райса под руководством профессора Пэнчэна Дая выяснили, что магнитный материал CeMgAl11O19 обладает необычными свойствами, которые ранее были неправильно интерпретированы. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances.
Долгое время считалось, что это соединение относится к классу квантовых спиновых жидкостей. Такие состояния материи привлекают внимание ученых из-за возможного применения в квантовых вычислениях.
Особенности квантовой спиновой жидкости
В обычных магнитных изоляторах ионы при сильном охлаждении выстраиваются в упорядоченную структуру. Она может быть ферромагнитной или антиферромагнитной и соответствует единственному энергетически выгодному состоянию.
В квантовых спиновых жидкостях ситуация иная: магнитные моменты не фиксируются в одном положении и непрерывно флуктуируют. Это приводит к появлению характерного континуума состояний и отсутствию магнитного порядка.
Неожиданный результат экспериментов
Однако детальное исследование с использованием нейтронного рассеяния показало, что наблюдаемый эффект в CeMgAl11O19 имеет другое происхождение. Ученые обнаружили крайне слабое различие между двумя типами магнитного упорядочения.
В результате внутри одного и того же кристалла часть ионов ведет себя как ферромагнитные, а другая часть — как антиферромагнитные. Такое сочетание создает сложную структуру магнитных состояний.
Почему возникла путаница
Из-за существования множества возможных низкоэнергетических конфигураций разные области материала могут фиксироваться в различных состояниях. Когда такие области сосуществуют, их совокупный сигнал напоминает квантовый континуум.
Тем не менее система не обладает настоящей квантовой динамикой: после перехода в определенное состояние она уже не может свободно менять его.
Значение открытия
По словам исследователей, обнаруженный механизм указывает на новый тип магнитного состояния вещества. Это открытие расширяет представления о поведении сложных материалов и показывает, насколько тонкой может быть граница между классическими и квантовыми эффектами.
Работа также демонстрирует, что даже хорошо изученные явления могут скрывать неожиданные физические процессы, требующие более точных методов анализа.
Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX.
Читайте также:
