Открыта новая форма аномальной материи

spin_ice

Американские физики из Йельского университета и Национальной лаборатории в Лос-Аламосе открыли особый металлический сплав, свойства которого напоминают сверхтекучие жидкости.

Это вещество является разновидностью спиновых льдов, внутри которого возникают аналоги квантовых вихрей. Статья ученых опубликована в журнале Nature Physics, передает Лента.ру.

Спиновым льдом называют вещество, в котором ориентация магнитных моментов заряженных ионов напоминает расположение атомов водорода (протонов) в водном льде. Когда вода замерзает, атомы внутри тетраэдрической ячейки кристалла размещаются таким образом, что атом кислорода одной молекулы воды оказывается окружен четырьмя протонами. При этом два протона оказываются дальше других, потому что принадлежат двум другим молекулам воды. Аналогично, в спиновом льду магнитные моменты двух ионов направлены внутрь тетраэдра, а два других — наружу. По сути, спиновой лед состоит из крошечных наномагнитов.

Физики изучили разновидность спинового льда, образованной решеткой Шакти. Она допускает множество таких конфигураций магнитных моментов, при которых в ячейках минимизируется энергия взаимодействия. Однако часть конфигураций находится в возбужденном состоянии и их появление в спиновом льде неизбежно. В результате происходит геометрическая фрустрация — явление, при котором вся система не может быть полностью заморожена (даже при абсолютном нуле), поскольку не имеет единственного базового состояния. Такое поведение характерно для всех спиновых льдов.

В ходе исследования ученые провели фотоэмиссионную электронную микроскопию спинового льда (PEEM), изготовленного из пермаллоя — сплава железа и никеля (Ni81Fe19). Облучение образца рентгеновскими лучами позволило зарегистрировать изменения в магнитных моментах, происходящих при понижении температуры. Образец спинового льда сначала охлаждали с 290 кельвинов (K) до 220 К, а затем до 180 К и ниже (1 К равен -272,15 градуса Цельсия).

Хотя другие разновидности спинового льда при понижении температуры перестраивают свои решетки, чтобы достичь минимально возможного энергетического состояния, оказалось, что решетка Шакти «застревает» на определенном уровне. Это происходит даже в том случае, если крупномасштабная перестройка системы могла бы минимизировать энергию. Согласно выводам физиков, это свидетельствует о том, что данный спиновой лед обладает глобальным топологическими порядком, а возбуждения топологически защищены от рассеивания и сохраняются в течение длительного времени.

Топологически упорядоченные фазы ранее были описаны для квантовомеханических систем, которые могут принимать различные состояния с одинаковой энергией (вырожденные состояния). Иными словами, устойчивые возбуждения в решетке Шакти в каком-то смысле напоминают квантовые вихри в сверхтекучих жидкостях, которые также топологически защищены в силу вырожденности основных состояний.

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, страницу «Хвилі» в Facebook

Последние новости
НАТО жестко обратилось к Путину после эскалации конфликта на Донбассе

НАТО жестко обратилось к Путину после эскалации конфликта на Донбассе

НАТО отреагировало на обострение конфликта на Востоке Украины
Выяснилось, с кем Богдан отдыхает на Сейшелах

Выяснилось, с кем Богдан отдыхает на Сейшелах

Источники назвали имя того, с кем проводит отдых бывший руководитель ОП
Раскрыта тайна появления жизни

Раскрыта тайна появления жизни

Ученые определили основное условие появления живых сущностей.
Китай угрожал отомстить ведущим чешским компаниям — письмо

Китай угрожал отомстить ведущим чешским компаниям — письмо

Правительство Китая угрожало причинить вред компаниям Чехии в случае визита главы Сената на Тайвань.
Волкер оценил возможность проведения выборов в ОРДЛО

Волкер оценил возможность проведения выборов в ОРДЛО

Бывший спецпредставитель США по Украине высказался по поводу вероятности проведения выборов на оккупированных территориях Донбасса в текущем году
Арахамия рассказал о затягивании рассмотрения закона о земле

Арахамия рассказал о затягивании рассмотрения закона о земле

Глава фракции "Слуга народа" планирует лично общаться с лидерами фракций
Население Украины за год сократилось на 250 тыс. человек — Госстат

Население Украины за год сократилось на 250 тыс. человек -…

Украинцев стало меньше на четверть миллиона человек.
Ученые сделали открытие о неандертальцах

Ученые сделали открытие о неандертальцах

Неандертальцы хоронили своих умерших.
Британия раскритиковала заявление посла России в ООН по Украине

Британия раскритиковала заявление посла России в ООН по Украине

Пирс считает слова Небензи ложью.
Назван самый эффективный способ борьбы со старением

Назван самый эффективный способ борьбы со старением

Ученые рекомендуют придерживаться средиземноморской диеты.
SpaceX хочет отправить туристов в космос уже в 2021 году

SpaceX хочет отправить туристов в космос уже в 2021 году

Полететь на орбиту Земли туристы должны на космическом корабле Crew Dragon.
Штрафы за нарушение таможенных правил выросли в 4 раза

Штрафы за нарушение таможенных правил выросли в 4 раза

Сумма среднего штрафа увеличилась до 54 тысяч гривен.
Генпрокурор США может уйти в отставку из-за Трампа

Генпрокурор США может уйти в отставку из-за Трампа

Уильям Барр сделал ряд критических замечаний в адрес Дональда Трампа.
Совбез ООН поддержал Украину

Совбез ООН поддержал Украину

Страны ЕС в Совбезе ООН выступили с заявлением в поддержку Украины
Число жертв коронавируса в Китае превысило 2 тысячи человек

Число жертв коронавируса в Китае превысило 2 тысячи человек

Количество зараженных с момента вспышки пневмонии превысило 74,1 тыс. человек
ПФУ назвал среднюю зарплату украинцев в 2019 году

ПФУ назвал среднюю зарплату украинцев в 2019 году

Стало известно, сколько в среднем получают жители Украины за один месяц работы
Чаплыга рассказал, почему важно защитить свободу слова в Украине

Чаплыга рассказал, почему важно защитить свободу слова в Украине

Политический режим, теряющий собственную легитимность держится на штыках
В Китае опубликовано первое объемное исследование о коронавирусе

В Китае опубликовано первое объемное исследование о коронавирусе

Китайские власти опубликовали первое большое исследование о коронавирусе Covid-19, основанное на анализе 70 000 случаев заболевания
Данилов рассказал, как может проходить патрулирование границы с представителями ОРДЛО

Данилов рассказал, как может проходить патрулирование границы с представителями ОРДЛО

По словам секретаря СНБО сила будет только на стороне Украины
Стало известно, где могут провести карантин эвакуированные из Китая украинцы

Стало известно, где могут провести карантин эвакуированные из Китая украинцы

Людей ожидает период карантина
Нардеп Ивченко рассказал о болезни Тимошенко

Нардеп Ивченко рассказал о болезни Тимошенко

Лидер партии «Батькивщина» не смогла представить свои правки к законопроекту по земле
Возле берегов Ирландии обнаружили огромный сухогруз — «призрак»

Возле берегов Ирландии обнаружили огромный сухогруз — «призрак»

К берегам Ирландии шторм "Деннис" прибил сухогруз «Альта» без команды на борту
Годовщина Майдана: хронология событий и карта расстрелов

Годовщина Майдана: хронология событий и карта расстрелов

Самые массовые столкновения протестующих и силовиков, с начала Евромайдана прошли 18 - 21 февраля 2014 года
Лямец рассказал об опасности создания системы тотального контроля над медиа

Лямец рассказал об опасности создания системы тотального контроля над медиа

Известный журналист поделился своими мыслями о закононопроекте о медиа в интервью с Юрием Романенко
Пристайко оценил угрозу войны России с Беларусью

Пристайко оценил угрозу войны России с Беларусью

Он выразил надежду на то, что, возможно, его предположения на данный счет ошибочны
Минфин провел не совсем удачный аукцион по продаже гособлигаций

Минфин провел не совсем удачный аукцион по продаже гособлигаций

Минфин продал инвесторам ОВГЗ на сумму всего 1,5 млрд. грн.
«Слуги народа», «Батькивщина» и «ОПЗЖ»: украинцам показали, как нардепы нарушают правила дорожного движения

«Слуги народа», «Батькивщина» и «ОПЗЖ»: украинцам показали, как нардепы нарушают…

Депутаты просят своих водителей высаживать их поближе ко входу в Раду
Почему в Украине не сложилась аристократия

Почему в Украине не сложилась аристократия

В большинстве европейских стран аристократия играла важнейшую роль в истории. Почему же в Украине она не сложилась?
Российские операции влияния в Германии

Российские операции влияния в Германии

Воздействие российской информации и операций влияния в Германии кажется менее выраженным, чем во многих других государствах, включая США.
Украинцы, мы должны снять петлю с шеи Зеленского и Украины

Украинцы, мы должны снять петлю с шеи Зеленского и Украины

Как три активные социальные группы в Украине могут сбросить ярмо внешнего управления и олигархов.
Читай также