Фізики підтвердили існування нової загадкової форми магнетизму: чому це важливо

Найвідоміша форма магнетизму називається феромагнетизм і його прояв можна побачити щодня, якщо подивитися на магнітики, прикріплені до холодильника. Майже 100 років тому фізики експериментально продемонстрували існування антиферомагнетизму, який можна назвати ворогом феромагнетизму. Тепер же нові експерименти фізиків підтвердили, що існує ще одна форма магнетизму, яка перебуває між двома вищезазначеними і називається вона альтермагнетизм. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами вчених, альмермагнетизм не є чимось дуже складним, але це щось нове, що насправді завжди було на виду, але його не помічали. Існування нової форми магнетизму автори дослідження передбачили всього 2 роки тому, але тепер вдалося підтвердити цей факт.

Альтермагнетизм описує енергетичні зони феромагнетизму й антиферомагнетизму, що чергуються, і які загалом врівноважуються, але водночас зберігають характеристики постійного магніту на локальному рівні. Вчені вважають, що альтермагніти є важливим компонентом для створення майбутньої електроніки.

Для всіх вищевказаних трьох форм магнетизму важливою є характеристика квантових об'єктів під назвою спін. Він описує момент імпульсу елементарної частинки, який надає крихітну силу, подібну до сили дуже маленького магніту. Але спін не буває швидким або повільним, він може бути спрямований або вгору, або вниз.

Такі елементарні частинки, як електрони, можуть мати будь-який із двох напрямків спіна, але в більшості матеріалів напрямок спінів перемішаний, і немає реального консенсусу щодо загального напрямку.

У таких феримагнітних матеріалах, як залізо, спіни електронів можуть бути вирівняні зовнішнім полем, залишаючись у такому положенні навіть після того, як зовнішнє поле відключили. У такий спосіб мільйони крихітних магнітів розміром з атом набувають потужної притягальної сили.

Досі вважалося, що стабільне розташування спінів у матеріалах або колективно феромагнітне, або спарене у такий спосіб, щоб компенсувати антиферомагнітність. Вважається, що альтермагніти мають такі самі електронні пари, як і антиферомагніти, які з'єднуються у такий спосіб, що зберігають, а не зводять нанівець, їхні контрастні магнітні моменти.

Щоб знайти фізичні ознаки альтремагнетизму, вчені використали метод для виявлення характерного розщеплення рентгенівських променів від синхротрона, які проходять через кристалічну решітку сполуки під назвою телурид марганцю.

У результаті фізики змогли виявити характерне розщеплення енергетичних рівнів, які відповідали протилежним станам спіна. Отже, учені показали, що телурид марганцю не є ні антиферомагнітом, ні феромагнітом. Насправді він належить до альтермагнітів.

Відкриття того, що існує новий клас феромагнітних матеріалів, може сприяти розвитку нових технологій для виробництва майбутньої електроніки, вважають учені.

Як уже писав Фокус, фізики наблизилися до відкриття теорії квантової гравітації. Вчені стали на крок ближче до розгадки головних таємниць Всесвіту після того, як змогли виміряти гравітацію на мікроскопічному рівні.