Обнаружена при самой низкой температуре: физики открыли странную новую форму магнетизма

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, физики из Швейцарии обнаружили новую странную форму магнетизма. Этим термином называют процесс взаимодействия между электрическими зарядами, которые перемещаются, осуществляемый на расстоянии с помощью магнитного поля. Согласно исследованию, искусственно созданный материал становится посредством механизма, который раньше не наблюдали ученые, пишет New Atlas.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Самую известную форму магнетизма, то есть ферромагнетизм можно наблюдать каждый день, если у вас на холодильнике прикреплены магниты с, например, разными достопримечательностями или другими фотографиями. Ферромагнетизм возникает, когда спины всех электронов в материале направлены в одном направлении. Но есть и другие формы магнетизма, например, парамагнетизм, который возникает, когда спины электронов направлены в случайных направлениях. Спином элементарных частиц называется их собственный момент импульса.

Но ученые из Швейцарии обнаружили странную новую форму магнетизма, когда изучали магнитные свойства муаровых материалов. Это экспериментальные материалы, созданные с помощью наложения двумерных листов диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Эти материалы имеют решетчатую структуру, которая может содержать электроны.

Для того, чтобы выяснить, какой формой магнетизма обладают данные материалы, ученые сначала с помощью электрического тока, напряжение которого постепенно увеличивалось, "влили" в них электроны. После этого ученые направили на материал лазер, чтобы с помощью того, насколько сильно отражается поляризованный свет, определить направление спина электронов. Если он направлен в одном и том же направлении, то это бы указывало на присутствие ферромагнетизма. Если спин направлен в разных направлениях, то это указало бы на парамагнетизм.

По словам авторов исследования, сначала они заметили наличие парамагнетизма в материале. Когда физики добавили в решетчатую структуру больше электронов, то материла неожиданно для них стал ферромагнитным. Интересно, что изменение произошло тогда, когда в решетчатой структуре появился более, чем один электрон на узел решетки, что исключило обменное взаимодействие. Это обычный механизм, который управляет ферромагнетизмом.

По словам ученых, эксперимент доказал существование новой необычной формы магнетизма, которую нельзя объяснить обменным взаимодействием. Таким термином называют взаимодействие схожих элементарных частиц в квантовой механике, которое приводит к зависимости значения энергии частицы от полного спина этой частицы.

Физики говорят, что новая форма магнетизма возникает с помощью ранее не наблюдаемого механизма. Когда в узлы решетчатой структуры материала попадает более одного электрона, то происходит их объединение в частицы под названием дублоны. Эти дублоны заполняют всю решетку с помощью квантового туннелирования. При этом электроны сводят к минимуму свою кинетическую энергию для выравнивания спина, чтобы создать ферромагнетизм.

Авторы исследования говорят, что такой кинетический ферромагнетизм уже предсказывали теории в течении нескольких десятилетий, но эту форму магнетизма никогда не наблюдали в твердых материалах.

Стоит заметить, что проявление новой формы магнетизма стало возможным только при охлаждении материала почти до абсолютного нуля (это минус 273 градуса Цельсия). Теперь же физики хотят выяснить противиться ли этот магнетизм, если температура материала будет намного выше.

Как уже писал Фокус, ученые создали в космосе новый вид конденсата Бозе-Эйнштейна, который представляет собой квантовый газ и является одним из агрегатных состояний вещества.