Вчені відкрили нову дивну форму магнетизму

Вчені зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха (ETH) відкрили новий тип магнетизму. Експерименти показують, що штучно виготовлений матеріал стає магнітним за допомогою механізму, якого раніше не фіксували.

• Телескоп Джеймс Вебб виявив загадкову "пухнасту" планету, на якій йдуть піщані дощі

Деталі

Найпоширеніша форма магнетизму – та, що тримає магнітики на вашому холодильнику – це феромагнетизм, який виникає, коли всі електрони у матеріалі повернені одним боком. Але є й інші форми, такі як парамагнетизм, слабша версія, яка виникає, коли обертання електрона вказують у випадкових напрямках.

У новому дослідженні вчені ETH виявили нову дивну форму магнетизму. Дослідники вивчали магнітні властивості муарових матеріалів, експериментальних матеріалів, виготовлених шляхом укладання двовимірних листів диселеніду молібдену та дисульфіду вольфраму. Ці матеріали мають структуру решітки, яка може містити електрони.

Щоб дізнатися, яким типом магнетизму володіють ці муарові матеріали, команда спочатку "влила" в них електрони, застосувавши електричний струм і постійно збільшуючи напругу. Потім, щоб виміряти магнетизм, вони направили лазер на матеріал і виміряли, наскільки сильно це світло відбивається для різних поляризацій, що може показати, чи обертаються електрони в одному напрямку (що вказує на феромагнетизм) чи у випадкових напрямках (для парамагнетизму).

Спочатку матеріал демонстрував парамагнетизм, але коли команда додала більше електронів до решітки, він продемонстрував раптовий і несподіваний зсув, ставши феромагнітним. Цікаво, що цей зсув стався саме тоді, коли решітка заповнювалася понад один електрон на кожне місце решітки, що виключало обмінну взаємодію – звичайний механізм, який керує феромагнетизмом.

Провідний автор дослідження Атач Імаоглу зазначив, що це було вражаючим доказом нового типу магнетизму, який неможливо пояснити обмінною взаємодією.

Команда запропонувала інший механізм: коли більше ніж один електрон потрапляє у вузол решітки, вони об’єднуються в частинки, які називаються "дублонами", які в кінцевому підсумку заповнюють всю решітку через квантове тунелювання. Проте коли вони це роблять, електрони мінімізують свою кінетичну енергію, вирівнюючи свої спіни, таким чином створюючи феромагнетизм. Цей "кінетичний магнетизм" теоретично передбачався десятиліттями, але раніше не спостерігався у твердих матеріалах.

Дослідники планують уважніше вивчити це явище, включно з тим, чи можна його досягти при вищих температурах. Зрештою, для цього експерименту матеріал потрібно було охолодити на частку вище абсолютного нуля.

Раніше астрономи помітили найдавнішу чорну діру з коли-небудь виявлених, яка може пролити світло (як би це парадоксально не звучало) на секрети раннього Всесвіту.