Oak Ridge laboratorija: lazeriu paveiktas magnetas pažeidė fizikos dėsnį

Oak Ridge nacionalinės laboratorijos (ORNL) mokslininkai paveikė magnetinę medžiagą greitais lazerio impulsais ir stebėjo ją naudodami neutronus. Laboratorija lapkričio 9 d. paskelbė, kad medžiaga pažeidė pagrindinį fizikos dėsnį, vadinamą detaliuoju balansu, ir vietoj greito grįžimo į pradinę būseną liko tokioje būsenoje. Tyrėjai teigia, kad ilgai išliekantis signalas galėtų padėti plėtoti kvantines technologijas, kuriose magnetiniai sužadinimai naudojami informacijai perduoti ir saugoti.ornl.gov

Rezultatai paskelbti žurnale Nature Communications. ORNL publikacijų duomenų bazėje nurodoma, kad straipsnis išleistas 2026 m. balandį, o jo autoriai yra Chengyun Hua, Barry Winn, Colin Sarkis, Gabriele Sala, Takeshi Egami ir Alan Tennant.ornl.gov

Ilgai išliekantis nesimetriškas signalas

Komanda tyrė magnonis. Tai kvazidalelės, bangas primenantys virpesiai medžiagos magnetinėje struktūroje, galintys pernešti informaciją, teigiama ORNL pranešime. Kai sistema yra ramybės būsenoje, detalusis balansas nuspėjamu būdu susieja energiją įgyjančius ir prarandančius įvykius. Veikiant lazerio impulsams, šis ryšys nutrūko, o neutronų duomenys parodė papildomus signalus tik vienoje pusėje.newswise.com

Magnonių perteklius neišnyko. Tai paneigė paprasto įkaitimo galimybę ir nurodė į "ilgai išliekančią pusiausvyros neturinčią stabilią būseną, palaikomą periodiniais lazerio impulsais", teigė laboratorija. Straipsnio santraukoje rašoma, kad medžiaga buvo dvimatė kvadratinės gardelės Heizenbergo antiferomagnetas. Taip pat teigiama, kad šis pažeidimas atspindi sistemos dinamikos kvantinės mechanikos prigimtį, nurodoma ORNL publikacijos santraukoje.ornl.gov+1

"Niekas anksčiau nėra tiesiogiai tyręs detalaus balanso pažeidimo kondensuotųjų medžiagų sistemoje", – ORNL pranešime sakė Hua. "Teoriškai prasminga, kad tai gali įvykti, bet eksperimentiškai tai buvo tiesiog nuostabu pamatyti."newswise.com

Siurblio ir zondo spinduliuotės linijos kūrimas

Neutronų sklaida paprastai tiria medžiagas pusiausvyros būsenoje. Komanda turėjo pritaikyti ORNL Spallation Neutron Source įrenginį darbui, kol mėginys buvo aktyviai veikiamas. Ankstesniame grupės techniniame straipsnyje aprašoma sąranka HYSPEC spektrometre. Jame naudojamas nanosekundinis impulsinis lazeris, sinchronizuotas su neutronų impulsais, kartu su Rb2MnF4, kvantiniu magnetu, kuriame magnoniai šalia zonos centro teoriškai gali išlikti iki milisekundžių.ar5iv.labs.arxiv.org

"Kadangi taikėme naują metodą, mechanikai, saugos personalas, techninės ir programinės įrangos inžinieriai bei tyrimų komanda turėjo mąstyti netradiciškai, kad šis projektas pavyktų", – laboratorijos teigimu, sakė Hua. Pastangos prasidėjo nuo ORNL pradinio finansavimo. Vėlesnį darbą parėmė Energetikos departamento Mokslo biuras ir Kvantinių mokslų centras.ornl.gov

Kas toliau

ORNL teigia, kad ši sistema suteikia tyrėjams būdą realiuoju laiku tirti kitą pusiausvyros neturinčią kvantinę fiziką. Laboratorijos teigimu, šis darbas galėtų prisidėti prie tyrimų, susijusių su koherentiniu transportu, atminties įrenginiais ir mažų nuostolių elektronika. Autoriai rašo, kad jų in operando metodą būtų galima pritaikyti vienmatėms sukininėms grandinėms ir topologinėms sukininėms sistemoms, "kur pusiausvyros neturinčių būsenų poveikis yra plačiai paplitęs ir turi didelį atradimų potencialą", teigiama straipsnio santraukoje.ornl.gov+1