Найдено доказательство экзотического состояния материи

6 Октября 2020

МОСКВА, 6 октября - Физики из США и Германии доказали существование квантовой спиновой жидкости — состояния вещества, перспективного для создания кубитов квантовых компьютеров. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Теория спиновых жидкостей была составленная еще в 1973 году, однако до сих пор ученые не нашли ни одного вещества, способного его образовывать. Но физики продолжают поиски, потому, что считают, что это экзотическое состояние материи поможет создать квантовые компьютеры будущего.

Ученые из Национальной лаборатории сильного магнитного поля Университета штата Флорида вместе с немецкими коллегами из Института хой физики твердого тела Макса Планка в Дрездене впервые доказали, что таким состоянием может владеть трихлорид рутения. Исследователи проявили, что при высоких температурах и сильных магнитных полях спинки электронов, взаимодействуя в этом материале, эффективно понижают повальную энергию.

Наше исследование убедительно подтверждает, что трихлорид рутения обладает свойствами спиновой жидкости. Это разрешает по-новому взглянуть на этот материал и демонстрирует перспективную возможность поиска новых спиновых жидкостей, — приводятся в пресс-релизе Университета штата Флорида слова первого автора части Кима Модича (Kim Modic), физика, тот или другой проводил эксперимент на установке импульсного поля MagLab в Национальной лаборатории сильного магнитного поля — солиднейшей в мире магнитной лаборатории с высокой мощностью.

Электрон можно выступить в роть как волчок, вращающийся вокруг своей оси в каком-то направлении. На протяжении десятилетий преподаватели всесторонне изучали свойство вращения электронов, называемое спином, и пытались использовать его в 4-ех ядерных технологиях. В магнитных материалах спины выровнены друг с побратимом в одном или противоположных направлениях.

Но такое поведение, отзываемое магнитным упорядочением, может могут выступать подавлено температурой или магнитным полем. Теория предполагает, что как только магнитный порядок будет подавлен, возникнет более иностранное состояние вещества — квантовая спиновая жидкость.

В поисках спиновой жидкости изыскатели остановились на трихлориде рутения. Этот материал имеет ячеистую конструкцию, как у графена. Но в отличие от углеродного материала, в трихлориде металла спины электронов направлены в одну сторону, благодаря чему он обладает магнитными свойствами.

Рутений намного тяжелее углерода, что цитирует к сильному взаимодействию между спинами, — говорит руководитель свидетельства Аркадий Шехтер (Arkady Shekhter).

Авторы предположили, что из-за этого эффекта увеличится магнитное разупорядочение в материале и он не будет иметь магнитных свойств — два электрона с разными спинками объединятся в пару, а третий электрон, который находится с ними в группе, остается в подвешенном состоянии и это приведет к образованию спиновой жидкости. Результаты эксперимента засвидетельствовали их гипотезу.

Похоже, что при низких температурах и под действием магнитного поля трихлорид рутения изъявляет признаки того поведения, тот или другое мы ищем, — отмечает Модич. — Спины не просто выравниваются в соответствии с ориентировкой соседних спинов, но, скорее, становятся активными, как вращающиеся молекулы воды, при сохранении некоторой корреляции между ними.

Открытие стало возможным благодаря новой методике эксперимента, нарисованной учеными, называемой резонансной торсионной магнитометрией, которая позволяет точно измерить электронные спины в могучих магнитных полях.

Прелесть нашего расклада в том, что это относительно простая установка, тот или другая позволила нам проводить измерения как в резистивном магните мощностью 35 тесла, так и в магните импульсного поля мощностью 65 тесла, — объясняет ученый.

На следующем этапе авторы хотят одурачить эксперименты в поле с индукцией в 100 тесла, что, по их мнению, позволит уловить сам момент перехода трихлорида рутения в неуловимое иностранное состояние.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Найдено доказательство экзотического состояния материи

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ