Εργαστήριο Oak Ridge: Μαγνητικό υλικό που χτυπήθηκε από λέιζερ παραβίασε τους νόμους της φυσικής

Επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL) βομβάρδισαν ένα μαγνητικό υλικό με ταχείς παλμούς λέιζερ και το παρατήρησαν με νετρόνια. Το υλικό παραβίασε έναν βασικό κανόνα της φυσικής, γνωστό ως λεπτομερή ισορροπία, και παρέμεινε σε αυτή την κατάσταση αντί να επανέλθει γρήγορα στην αρχική του μορφή, όπως ανακοίνωσε το εργαστήριο στις 9 Νοεμβρίου. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το σήμα μεγάλης διάρκειας θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη κβαντικών τεχνολογιών που χρησιμοποιούν μαγνητικές διεγέρσεις για τη μεταφορά και αποθήκευση πληροφοριών.ornl.gov

Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Nature Communications. Σύμφωνα με τη βάση δεδομένων δημοσιεύσεων του ORNL, η εργασία δημοσιεύθηκε τον Απρίλιο του 2026, με συγγραφείς τους Chengyun Hua, Barry Winn, Colin Sarkis, Gabriele Sala, Takeshi Egami και Alan Tennant.ornl.gov

Ένα ασύμμετρο σήμα με διάρκεια

Η ομάδα μελέτησε τα μαγνόνια. Πρόκειται για οιονεί σωματίδια, κυματοειδείς διαταραχές στη μαγνητική τάξη ενός υλικού που μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες, σύμφωνα με την ανακοίνωση του ORNL. Όταν ένα σύστημα βρίσκεται σε ηρεμία, η λεπτομερής ισορροπία συνδέει τα γεγονότα κέρδους και απώλειας ενέργειας με προβλέψιμο τρόπο. Υπό την επίδραση των παλμών λέιζερ, αυτός ο δεσμός διακόπηκε και τα δεδομένα των νετρονίων έδειξαν επιπλέον σήματα μόνο στη μία πλευρά.newswise.com

Τα πλεονάζοντα μαγνόνια δεν εξασθένησαν. Αυτό απέκλεισε την απλή θέρμανση και υπέδειξε μια "σταθερή κατάσταση εκτός ισορροπίας μεγάλης διάρκειας που διατηρείται από περιοδικούς παλμούς λέιζερ", ανέφερε το εργαστήριο. Η περίληψη της εργασίας αναφέρει ότι το υλικό ήταν ένας δισδιάστατος αντισιδηρομαγνήτης Heisenberg με τετραγωνικό πλέγμα. Υποστηρίζει επίσης ότι η παραβίαση αντανακλά την κβαντομηχανική φύση της δυναμικής του συστήματος, σύμφωνα με τη σύνοψη δημοσίευσης του ORNL.ornl.gov+1

"Κανείς δεν είχε εξετάσει ποτέ άμεσα μια παραβίαση λεπτομερούς ισορροπίας σε ένα σύστημα συμπυκνωμένης ύλης", δήλωσε η Hua στην ανακοίνωση του ORNL. "Θεωρητικά είναι λογικό να συμβαίνει, αλλά πειραματικά ήταν εντυπωσιακό να το δούμε".newswise.com

Κατασκευάζοντας μια γραμμή δέσμης αντλίας-ανιχνευτή

Η σκέδαση νετρονίων συνήθως εξετάζει υλικά σε κατάσταση ισορροπίας. Η ομάδα έπρεπε να προσαρμόσει την πηγή Spallation Neutron Source του ORNL ώστε να λειτουργεί ενώ ένα δείγμα διεγείρεται ενεργά. Μια προγενέστερη τεχνική εργασία της ομάδας περιγράφει τη διάταξη στο φασματόμετρο HYSPEC. Χρησιμοποιεί ένα παλμικό λέιζερ νανοδευτερολέπτων συγχρονισμένο με τους παλμούς νετρονίων, μαζί με Rb2MnF4, έναν κβαντικό μαγνήτη στον οποίο τα μαγνόνια κοντά στο κέντρο της ζώνης μπορούν θεωρητικά να διαρκέσουν έως και χιλιοστά του δευτερολέπτου.ar5iv.labs.arxiv.org

"Επειδή ακολουθήσαμε μια νέα προσέγγιση, οι μηχανικοί, το προσωπικό ασφαλείας, οι ειδικοί υλικού και λογισμικού, καθώς και η ερευνητική ομάδα έπρεπε να σκεφτούν δημιουργικά για να πετύχει αυτό το έργο", δήλωσε η Hua, σύμφωνα με το εργαστήριο. Η προσπάθεια ξεκίνησε με μια αρχική χρηματοδότηση από το ORNL. Το Γραφείο Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας και το Κέντρο Κβαντικής Επιστήμης υποστήριξαν τη μετέπειτα εργασία.ornl.gov

Τι ακολουθεί

Το ORNL αναφέρει ότι το σύστημα παρέχει στους ερευνητές έναν τρόπο να μελετήσουν άλλες κβαντικές φυσικές καταστάσεις εκτός ισορροπίας σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η εργασία θα μπορούσε να καθοδηγήσει την έρευνα στη σύμφωνη μεταφορά, τις συσκευές μνήμης και τα ηλεκτρονικά χαμηλών απωλειών, σημείωσε το εργαστήριο. Οι συγγραφείς γράφουν ότι η τεχνική τους in operando θα μπορούσε να επεκταθεί σε μονοδιάστατες αλυσίδες σπιν και τοπολογικά συστήματα σπιν, "όπου τα φαινόμενα εκτός ισορροπίας είναι ευρέως διαδεδομένα και πλούσια σε δυνατότητες ανακάλυψης", σύμφωνα με την περίληψη της εργασίας.ornl.gov+1