Физики открыли новый вид магнетизма
Исследователи из Швейцарии экспериментально обнаружили, что новый материал приобретает магнитные свойства с помощью механизма, который ранее не наблюдался.
Магнетизм — свойство, которым обладают одни материалы и не обладают другие. Это свойство вызывают движения электронов внутри атомов материала. В результате создается магнитное поле, которое может притягивать или отталкивать другие материалы.
Самый известный вид магнетизма — так называемый ферромагнетизм. Он вызывается спинами электронов (спин — от английского «вращение», собственный момент импульса электрона), которые начинают выстраиваться в одном общем направлении. С ним люди сталкиваются, например, когда вешают магнитики на дверцу холодильника. Но есть и другие виды магнетизма. Среди них парамагнетизм — более слабая версия ферромагнетизма. Парамагнетизм возникает, когда спины электронов имеют случайные направления, недостаточно упорядочены.
Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха открыли еще один вид магнетизма. Это произошло во время экспериментов с муаровыми материалами. Ученые получили их сложением друг на друга атомарно тонких слоев двух разных полупроводниковых материалов: диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Эти материалы имеют структуру двумерной (плоской) «решетки», которую можно «наполнить» электронами, если подать электрическое напряжение.
«Муаровые материалы вызывают большой интерес в последние годы, поскольку с их помощью можно исследовать квантовые эффекты сильно взаимодействующих электронов. Однако о магнитных свойствах этих материалов было известно очень мало. Мы решили исследовать эту область», — пояснил Атача Имамоглу, руководитель исследовательской группы.
Чтобы выяснить, каким видом магнетизма обладают эти муаровые материалы, Имамоглу и его команда сначала наполнили материал электронами. «Влили» в него электроны, подав электрический ток, постепенно увеличивая напряжение. Затем физики подсветили материал лазером и измерили, насколько сильно свет отражается при различных поляризациях. Поляризация указывала, в каком направлении колеблется электромагнитное поле: направлены ли спины электронов в одном и том же направлении (что указывает на ферромагнетизм) или в случайных направлениях (парамагнетизм).
Изначально материал проявлял свойства парамагнетизма. Но по мере того, как команда «добавляла» в решетку больше электронов, он показывал внезапный и неожиданный магнетический сдвиг. Начинал вести себя как ферромагнетик. Сдвиг происходил именно в момент, когда ученые заполняли муаровую решетку более чем одним электроном на каждое «вакантное» место в решетке.
«Мы наблюдали новый вид магнетизма, который невозможно объяснить обменным взаимодействием. Если бы причиной этого магнетизма было обменное взаимодействие, он бы наблюдался и при меньшем количестве электронов в решетке», — рассказал Имамоглу.
Физики дали свое объяснение возникшему эффекту. Они предположили, что когда в узлы решетки попадает более одного электрона, они объединяются в частицы, называемые «дублонами», которые в конечном счете заполняют всю решетку посредством квантового туннелирования. Однако при этом электроны «уменьшают» свою кинетическую энергию, «выравнивая» свои спины, что в итоге и создает ферромагнетизм. Этот «кинетический магнетизм» предсказывали теоретики на протяжении десятилетий, но ранее он еще ни разу не наблюдался в твердых материалах.
Швейцарские исследователи планируют внимательнее изучить это явление, в том числе выяснить, сохраняются ли ферромагнетические свойства материала при более высоких температурах. В описываемом эксперименте ученым пришлось охладить материал до десятой доли градуса выше абсолютного нуля.
Подробнее с результатами работы ученых можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Nature.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии