Ученые обнаружили новую форму магнетизма

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили на практике абсолютно новый тип магнетизма, который существовал раньше только в теории. Вообще магнетизм известен всем людям с детского возраста.

Обычный магнит или стрелка компаса - это проявления так называемого ферромагнетизма. Менее известный вид магнетизма, антиферромагнетизм, используется в магнитных пластинах жестких дисков и благодаря этому эффекту головки могут прочесть информацию, записанную на пластине. И в обоих случаях магнетизма, материалы приобретают свои магнитные свойства, когда их температура ниже некоторого критического значения.

Исследования, проведенные учеными Массачусетского технологического института, продемонстрировали, что в природе редко, но встречается еще один фундаментальный вид магнетизма, известный как квантовая спиновая жидкость (quantum spin liquid, QSL). Несмотря на то, что материалы, обладающие этим видом магнетизма, являются твердыми, их магнитные свойства описываются, как свойства жидкости из-за того, что магнитные моменты всех частичек материала постоянно колеблются.

Теоретическое понятие квантовой спиновой жидкости было предложено в 1987 году физиком-теоретиком Филипом Андерсоном (Philip Anderson). "Начиная с того времени многие ученые безуспешно пытались получить новый вид магнитного состояния, новый вид материи" - рассказывает Янг Ли (Young Lee), профессор физики из Массачусетского технологического института. - "И только в последние годы нам удалось достигнуть значимых успехов в этом деле".

Материал, имеющий магнитные свойства квантовой спиновой жидкости, существует в природе. Это кристаллический материал, называемый гербертсмититом (herbertsmithite). Но в своих экспериментах ученые использовали кристаллы гербертсмитита не естественного, а искусственного происхождения, что позволило получить минерал высокой чистоты. Ученые обнаружили, что в то время, как у большинства магнитных материалов их квантовые состояния описываются целыми вещественными значениями, то квантовые состояния квантовой спиновой жидкости описываются комплексными значениями, имеющими вещественную и мнимую составляющие.

"До того момента, когда материалы, обладающие магнитными свойствами квантовой спиновой жидкости, начнут применяться на практике, пройдет еще немало времени" - рассказывает профессор Ли. - "Но открытие подобных материалов и изучение их свойств может сыграть немаловажную роль в будущих коммуникационных технологиях и технологиях хранения информации. Наши результаты, совмещенные с последними результатами исследований высокотемпературных сверхпроводников, могут привести к скорым прорывам в этой области".

"С помощью дополнительных исследований, опытов и экспериментов мы должны получить всесторонне понимание наблюдаемых явлений" - завершает профессор Ли. - "Ведь пока еще е существует никакой теории, которая описывает все то, что нам удалось увидеть и понять".