Magnet zasažený laserem porušil fyzikální zákon, zjistila laboratoř v Oak Ridge

Vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) zasáhli magnetický materiál rychlými laserovými pulzy a sledovali jej pomocí neutronů. Laboratoř 9. listopadu oznámila, že materiál porušil základní fyzikální pravidlo zvané detailní rovnováha a místo rychlého návratu do původního stavu v něm setrval. Výzkumníci tvrdí, že dlouhotrvající signál by mohl pomoci kvantovým technologiím, které využívají magnetické excitace k přenosu a ukládání informací.ornl.gov

Výsledky byly publikovány v časopise Nature Communications. Záznam v databázi publikací ORNL ukazuje, že článek byl vydán v dubnu 2026 a jeho autory jsou Chengyun Hua, Barry Winn, Colin Sarkis, Gabriele Sala, Takeshi Egami a Alan Tennant.ornl.gov

Nesymetrický signál, který přetrval

Tým studoval magnony. Podle oznámení ORNL se jedná o kvazičástice, vlnovité vlnění v magnetickém uspořádání materiálu, které může přenášet informace. Když je systém v klidu, detailní rovnováha spojuje události získávající a ztrácející energii předvídatelným způsobem. Pod vlivem laserových pulzů toto spojení selhalo a neutronová data ukázala dodatečné signály pouze na jedné straně.newswise.com

Nadbytečné magnony nezmizely. To vyloučilo prosté zahřívání a poukázalo na "dlouhotrvající nerovnovážný ustálený stav udržovaný periodickým laserovým pulzováním," uvedla laboratoř. Abstrakt článku uvádí, že materiál byl dvourozměrný Heisenbergův antiferomagnet se čtvercovou mřížkou. Dále argumentuje, že toto porušení odráží kvantově mechanickou povahu dynamiky systému, uvádí shrnutí publikace ORNL.ornl.gov+1

"Nikdo předtím přímo nezkoumal porušení detailní rovnováhy v systému kondenzovaných látek," uvedla Hua v tiskové zprávě ORNL. "Teoreticky dává smysl, že se to může stát, ale experimentálně bylo úžasné to vidět."newswise.com

Budování paprskové linky pro pump-probe experimenty

Neutronový rozptyl obvykle zkoumá materiály v rovnováze. Tým musel přizpůsobit zařízení Spallation Neutron Source v ORNL tak, aby fungovalo, zatímco byl vzorek aktivně buzen. Dřívější technický článek skupiny popisuje nastavení na spektrometru HYSPEC. Využívá nanosekundový pulzní laser synchronizovaný s neutronovými pulzy spolu s Rb2MnF4, kvantovým magnetem, ve kterém magnony v blízkosti středu zóny mohou teoreticky přetrvat až milisekundy.ar5iv.labs.arxiv.org

"Protože jsme zvolili nový přístup, mechanici, bezpečnostní pracovníci, hardwaroví a softwaroví inženýři i výzkumný tým museli myslet mimo zajeté koleje, aby tento projekt fungoval," uvedla Hua podle laboratoře. Úsilí začalo počátečním grantem od ORNL. Pozdější práci podpořil Úřad pro vědu Ministerstva energetiky a Centrum pro kvantové vědy.ornl.gov

Co bude následovat

ORNL uvádí, že systém dává výzkumníkům způsob, jak studovat další nerovnovážnou kvantovou fyziku v reálném čase. Tato práce by mohla informovat výzkum koherentního transportu, paměťových zařízení a nízkoztrátové elektroniky, uvedla laboratoř. Autoři píší, že jejich in operando techniku by bylo možné rozšířit na jednorozměrné spinové řetězce a topologické spinové systémy, "kde jsou nerovnovážné efekty rozšířené a bohaté na potenciál pro objevování," uvádí abstrakt článku.ornl.gov+1